-
-
Steuerungsanlage in serieller Bustechnik zur Ubertragung
-
von Signalen bei der Gebäude-Installationstechnik Die Erfindung bezieht-sich
auf eine Steuerungsanlage in serieller Bustechnik zur Ubertragung von Signalen bei
der Gebäude-Installationstechnik, wobei die Signale über Leitungen von einer Eingabestelle
zu einer an Versorgungspannung gelegten Ausgabestelle übertragbar sind.
-
In der elektrischen Gebäude-Installationstechnik werden Geräte überwacht,
Temperaturen gesteuert und Anlagen lichtabhängig geschaltet. Die konventionelle
Installationstechnik bedient sich dabei vieler einzelner Leitungen, um Schalter,
Licht- und Temperaturfühler direkt mit Leuchten, Lüftern, Heizgeräten, Schützen,
Motoren, Magnetventilen und dergleichen zusammenzuschalten.
-
Diese Leit- oder Stellanlage ist wegen des großen Mate-.rialaufwandes
mit erhöhten Kosten verbunden, so daß die in Gebäudekomplexen installierten haus-
und betriebstechnischen Einrichtungen einen bedeutenden Anteil an den gesamten Baukosten
darstellen.
-
Probleme mit dem Steuern und Schalten von Verbrauchern wegen beengter
Platzverhältnisse und aufwendiger Schaltungstechnik sind bekannt aus der DE-OS 24
33 025. In dieser Veröffentlichung werden für die Kraftfahrzeugtechnik Möglichkeiten
aufgezeigt, durch digitale Ubertragung von Gebersignalen Verbraucher anzusteuern
und zu überwachen. Von einem Zentralsender werden Geber (Schalter) multiplex abgefragt
und - vom Zentralsender gesteuert - Verbraucher (Lampen) zu- oder abgeschaltet.
-
Dies alles erfolgt über eine ringförmig ausgebildete Datenleitung.
Energie- und Datenübertragung sind dabei getrennt voneinander ausgeführt. Eine weitere
Leitung (Taktleitung) ist ebenso wie die Energieversorgungsleitung und die Datenleitung
ringförmig im Kraftfahrzeug verlegt, so daß ohne größeren Aufwand weitere Geber
und Verbraucher zuschaltbar sind. Probleme mit der Energieeinsparung bei gleichzeitiger
Wartungs- und Komforterhöhung werden bei dieser aufwendigen Kraftfahrzeug-Installationstechnik
nicht angesprochen.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, Steuer- und Regelaufgaben der Gebäude-Installationstechnik
mit einer Ubertragungsanlage abzudecken und unterschiedliche Ein- und Ausgabegeräte
auf einfache Art an eine gemeinsame Busvorrichtung anzuschalten. Es sollen dabei
physikalische Eingangswerte umgesetzt und von einer Zentrale selektiv über Schaltbefehle
gesteuerte Betriebsmittel ein- und ausgeschaltet werden.
-
Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
erreicht. Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Steuerungsanlage ist besonders
die erhebliche Energieeinsparung, wodurch sich die laufenden Betriebskosten stark
senken lassen.
-
Anstelle der bisherigen unzählichen Steuerleitungen wird nur noch
eine zweiadrige Signalleitung (Busleitung) im Gebäude verlegt. Die als Peripheriegeräte
anschaltbaren Lichtwertschalter, Temperaturwertschalter oder Maximumwächter ermöglichen
ein Uberwachen und Anzeigen von Zuständen, Ferneingriffe, Steuerungsvorgänge und
Ubertragen von Signalen. Die neuartige Steuerusanlage ermöglicht ferner eine flexible
Anpassungsfähigkeit an Änderungen des betrieblichen Ablaufs oder der baulichen Ausführung.
Weiterhin können durch niedrigen Investitionsaufwand und ohne aufwendige und unübersichtliche
Installation auch komplizierte Anwendungsfälle wirtschaftlich, leistungsfähig und
sicher gelöst werden.
-
Die erfindungsgemäße Steuerungsanlage läßt sich vorteilhaft besonders
bei Gebäuden einsetzen, in denen unterschiedliche Arbeitsplätze zu verschiedenen
Zeiten bei leuchtet und klimatisiert werden müssen. Dies findet man beispielsweise
bei Fabrikhallen, Bürogebäuden, Turnhallen, Banken, Kaufhäusern, Krankenhäusern
und Postämtern.
-
In vorteilhafter Weise wird durch die Steuerungsanlage gleichzeitig
auf mehrere Arten Energie eingespart. Durch das räumliche (selektive) Schalten der
Betriebsmittel wird die Energie nur dort hingeführt, wo sie gebraucht wird. Durch
sehr genaues zeitliches Schalten mit Tag-und Wochenprogramm wird die Energie nur
dann geschaltet, wenn sie gebraucht wird. Durch die licht- und temperaturabhängige
Zu- und Abschaltung der Betriebsmittel wird eine bedarfsabhängige Optimierung erreicht.
Durch wahlweises Absenken des Leistungsmaximums bei erhöhtem Verbrauch können zudem
ein niedriger Leistungspreis und damit günstige Betriebskosten erzielt werden.
-
Weitere Vorteile sind aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der
Zeichnung näher erläutert.
-
In einem Gebäude ist eine zweiadrige abgeschirmte Leitung als Ring-
oder Stichleitung verlegt. Diese zweiadrige Leitung ist verdrillt ausgeführt und
dient als Busleitung 1 zur Ubertragung von Informationen zwischen Peripheriegeräten
2, einer Zentrale 3 und dezentral angeordneten Ausgabegeräten 4 mit daran angeschalteten
Betriebsmitteln 5. Die Ausgabegeräte 4 bzw. die Betriebsmittel 5 sind an die 220V-Netzversorgung
angeschaltet. Die Busleitung 1 dient nur zur Informationsübertragung.
-
Die Verdrillung und Abschirmung der Busleitung 1 erfolgt aus Störstrahlungsgründen.
Im industriellen Bereich kann die Busleitung 1 beispielsweise in einer gemeinsamen
Kabel trasse mit Zuleitungen für Stanzmaschinen oder anderen, elektromagnetische
Störfelder aussendenden Anlagen verlegt sein. Diese induktiven und kapazitiven Störfelder
sind aber auf einfache Art nur durch Abschirmung und Verdrillung zu beseitigen.
Die Anzahl der an die Busleitung 1 anschließbaren Peripheriegeräte 2 und Ausgabegeräte
4 ist beliebig. In der Zeichnung sind weitere Geräte gestrichelt dargestellt.
-
Die Zentrale 3, in der alle Informationen von den Peripheriegeräten
2 zusammenlaufen, besteht aus einer Mikroprozessoreinheit mit entsprechenden Speichern.
Weiterhin sind in der Zentrale 3 Sende- und Empfangseinheiten und zusätzliche Anpaßschaltungen
für unterschiedliche Spannungspegel (TTL, CMOS) angeordnet. Diese Bauteile haben
mit der erfindungsgemäßen Anordnung nichts zu tun und sind deshalb in der Zeichnung
auch nicht dargestellt.
-
Die Zentrale ist an die 220V-Netzspannung angeschaltet.
-
Die Zentrale weist weiterhin eine Tastatur auf, mittels der ein Anwender
ein Schaltprogramm eingeben kann.
-
An die Busleitung 1 sind unterschiedliche Peripheriegeräte 2 angeschaltet.
Als Peripheriegeräte können Lichtwertschalter, Maximumwächter, Temperatursteuerungen
und dergleichen eingesetzt werden, die sich in dem zu überwachenden Raum, Gebäude,
Halle befinden. So besteht beispielsweise ein Lichtwertschalter aus einem Fühler,
der die Raumhelligkeit mißt und zu einem Spannungswert aufbereich. Dieser gemessene
Spannungswert wird mit einem vorgegebenen Wert verglichen und ausgewertet. Wenn
eine bestimmte vorgegebene Helligkeitsschwelle erreicht, überschritten oder nicht
mehr gebraucht wird, beispielsweise durch zusätzliche Sonneneinstrahlung über die
Außenfenster oder Beleuchtungsreduzierung durch Pausenzeiten, wird ein digitales
Signal über die Busleitung 1 an die Zentrale 3 übermittelt. In die Zentrale 3 wurde
schon früher über diq Tastatur eingegeben (programmiert), welche Ausgabegeräte 4
bzw. Betriebsmittel 5 bei veränderten Bedingungen zu- oder abgeschaltet werden sollen.
Dieser Vorgang kann aber auch automatisch erfolgen. Wenn der entsprechende Lichtwertschalter
von der Zentrale 3 erkannt wird, der einen zu hohen oder niedrigen Wert meldet,
können die entsprechenden, räumlich in der Nähe angeordneten Betriebsmittel 5 (im
vorliegenden Fall Lampengruppen) ab- oder zugeschaltet werden.
-
Da die elektrische Energie nur dorthin geleitet wird, wo sie benötigt
wird, ergibt sich in vorteilhafter Weise eine räumliche Optimierung durch selektives
Schalten von Betriebsmitteln und somit eine erhebliche Energiee-insparung. Dies
trifft besonders dort ein, wo Gebäude, Räume oder Arbeitsplätze mit unterschiedlichem
Lichtbedarf in Betrieb sind.
-
Das Peripheriegerät 2 in dem oben beschriebenen Beispiel ist als Lichtwertschalter
ausgeführt. Denkbar ist aber auch ein Temperaturwertschalter als Peripheriegerät.
Der Temperaturwertschalter arbeitet als Zweipunktregler mit einstellbarer Hysterese.
Zusätzlich können über nicht dargestellte Potentiometer feste Temperaturwerte (Tagestemperatur
oder Nachtabsenkung) eingestellt werden. Die im Peripheriegerät 2 erfaßte Temperatur
wird von der entrale 3 seriell abgefragt und mit einem festgelegten Programm derart
verarbeitet, daß über die Ausgabegeräte 4 unterschiedliche Betriebsmittel 5 (im
vorliegenden Fall Heiz- oder Klimageräte) zu- oder abgeschaltet werden.
-
Es ergibt sich auch hier in vorteilhafter Weise eine bedarfsabhängige
Optimierung mit hohem Energiesparpotential, denn durch exaktes, ablaufbezogenes
und temperaturabhängiges Schalten ergeben sich beachtliche Vorteile gegenüber den
mit konventionellen Schaltelementen gesteuerten Installationen. Da bei weiteren
benötigten oder erforderlichen Betriebsmittein keine zusätzlichen Steuer- oder Versorgungsleitungen
zu verlegen sind, sondern noch freie Ausgänge der Ausgabegeräte verwendet werden
können, lassen sich Installationsprobleme durch das erfindungsgemäße programmierbare
Steuern von Lüftern, Heizungen und Klimageräten sehr leicht lösen.
-
In einer weiteren Möglichkeit kann als Peripheriegerät 2 ein Maximumwächter
eingesetzt werden. Der Preis für elektrische Energie setzt sich bekanntlich bei
mittleren und größeren Abnehmern aus Leistungspreis (für die bereitgestellte Leistung)
und Arbeitspreis (für die verbrauchten Kilowattstunden) zusammen. Der Leistungspreis
richtet sich nach der höchsten, mittleren gemessenen Leistung innerhalb eines Monats
oder Jahres. Dieser Leistungshöchstwert (Maximalwert) wird über einen speziel
len
Drehstromzähler mit Maximumwerk aus dem Mittelwert einer Meßperiode bestimmt. Falls
kein höherer Mittelwert einer Meßperiode auftritt, ist er die Bemessungsgrundlage
des Leistungspreises. Mit einer höheren mittleren Leistung steigt der Leistungspreis.
Der Maximumshler hält immer nur den höchsten mittleren Leistungswert fest.
-
Der Leistungspreis bleibt niedrig, wenn eine sich anbahnende sehr
hohe Leistungsspitze, welche die bisherige höchste gemessene mittlere Leistung übertreffen
würde, rechtzeitig verringert wird, d.h., wenn einige Betriebsmittel, die kurzzeitiges
Abschalten erlauben, ausgeschaltet werden.
-
Dies läMt sich mit dem erfindungsgemäßen Maximumwächter als Peripheriegerät
2 leicht verwirklichen. Verschiedene Betriebsmittel (Klimageräte, Heizungen, Lüfter,Leuchtenbänder,
Motore usw.) werden nach unterschiedlichen Prioritäten kurzzeitig abgeschaltet,
wenn die vorgegebene mittlere Leistung in einer Meßperiode überschritten wird.
-
Es können von der Zentrale 3 auch einzelne leistungsschwache Betriebsmittel
(beispielsweise Lampen) abgeschaltet werden. Dadurch beschränkt sich das Abschalten
bei Uberschreitung des Leistungs-Maximums nicht mehr auf nur wenige leistungsstarke
Verbraucher, sondern ohne großen Installationsaufwand und einschneidende Beschränkungen
können aus mehreren Betriebsmitteln kleiner Leistung leistungsstarke Abschaltgruppen
zusammengesetzt werden.
-
Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Maximumwächters wird die Absenkung
von Leistungsspitzen auch in den Gebäuden wirtschaftlich, in denen der Einsatz von
Maximumwächtern
bisher wegen der hohen Installationskosten und der geringen Anzahl leistungsfähiger
und für die Kurzunterbrechung geeigneter Betriebsmittel scheiterte.
-
- Leerseite -