DE4405608A1 - Heizungs-, Lüftungs- und klimatechnische Anlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizungs-, Lüftungs- und klimatechnische Anlage oder dergleichen, insbesondere eine Altanlage dieser Art, umfassend wenigstens ein Stellglied, und/oder wenigstens einen Meßfühler, und/oder wenigstens ein von einem Schalter kommendes Signal und/oder wenigstens einen anzusteuerenden Motor und/oder eine anzusteuernde Lampe und dergleichen.

Anlagen, insbesondere Altanlagen dieser Art, befinden sich in großer Zahl für die verschiedensten Heizungs-, Lüftungs- und klimatechnischen Zwecke im Einsatz und zeigen regelmäßig die in sie gestellten Erwartungen. Problematisch bei derartigen Anlagen wird es jedoch, wenn beispielsweise insbesondere alte zentrale Leitwarten oder Gebäudeleitzentralen dieser Anlagen mit zeitgemäßer, moderner Erfassungs- und Steuerungstechnik versehen werden sollen, sei es deshalb, weil es keinen Ersatzteile mehr für die bisher dafür verwendete Erfas­ sungs- und Steuerungstechnik gibt, sei es weil die bisher verwendete Erfassungs- und Steuerungstechnik aufgrund der an sie gestellten Anforderungen nicht mehr effizient ist und verbessert werden muß.

Die vorangehend beschriebenen Probleme stellen sich insbesondere dann noch gravierender dar, wenn es sich bei den Anlagen um sogenannte Altanlagen handelt, die auf vorangehend angedeutete Weise nachgerüstet werden sollen, mit dem Ziel, die Altanlage an sich in unverän­ derter Form zu belassen. Dieses ist bisher nachtei­ ligerweise nicht möglich gewesen, da eine Verknüpfung mit einer modernen Erfassungs- und Steuerungstechnik regelmäßig so starke Eingriffe in die Altanlage erfor­ derlich machte, daß diese ebenfalls komplett erneuert werden mußte, was nachteiligerweise mit sehr großen Kosten verbunden war und wirtschaftlich an sich nicht vertretbar war.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage der eingangs genannten Art auf einfache, kosten­ günstige und wirksame Weise, insbesondere eine Altanlage dieser Art zu konfigurieren, so daß sie für die Verknüp­ fung mit einer modernen Erfassungs- und Steuerungstech­ nik geeignet ist.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Anlage unter wesentlicher Beibehaltung ihrer bishe­ rigen Konfiguration mit einem Erfassungs- und Ausgabe­ system sowie einem Steuersystem verbunden wird.

Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß Anlagen bzw. deren zentrale Leitwarten oder Gebäude­ leitzentralen erfindungsgemäß mit einer modernen Erfas­ sungs- und Steuerungstechnik versehen werden können, die Derartiges bisher überhaupt nicht aufwiesen, d. h. erfindungsgemäß ist nun beispielsweise eine zentrale Überwachung und Steuerung einer modernen Anlage möglich, insbesondere können aber vorteilhafterweise bisher bestehende Altanlagen, die schon mit einer Erfassungs- und Steuerungstechnik versehen worden waren, nunmehr anstelle der bisherigen Erfassungs- und Steuerungstech­ nik alter Art mit einer Erfassungs- und Steuerungstech­ nik moderner Art versehen werden, ohne daß die Altanlage geändert werden muß, so daß eine Ergänzung bzw. ein Austausch der Erfassungs- und Steuerungstechnik schnell, kostengünstig und effizient durchgeführt werden kann, was insbesondere noch den Vorteil hat, daß derart erfindungsgemäß ausgerüstete Anlagen dann effizienter und kostengünstiger betrieben werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anlage umfaßt das Erfassungs- und Ausgabesystem wenigstens einen Meßstellenumschalter für von Schaltern kommende Signale, wenigstens einen Meßstellenumschalter für von Meßfühlern kommende Signale mit variablen Signalpegeln, wenigstens eine Adressierungs- und Ansteuerungseinrich­ tung für wenigstens einen Motor und/oder wenigstens eine Lampe sowie wenigstens einen Digital-Analog-Wandler für die Ansteuerung wenigstens eines Stellgliedes. Mit diesen Elementen des Erfassungs- und Ausgabesystems können alle in einer gattungsgemäßen Heizungs-, Lüf­ tungs- und klimatechnischen Anlage anzutreffenden aktiven und passiven Erfassungszustände sowie alle aktiven Regelungs- und Stellvorgänge derart umgesetzt werden, daß eine darüber hinaus gehende Anpassung der Anlage, insbesondere der Altanlage an das Steuersystem nicht erforderlich ist. Das vorbeschriebene vorteilhafte Erfassungs- und Ausgabesystems stellt gewissermaßen das Interface zwischen Anlage, insbesondere Altanlage und dem Steuersystem bzw. der Leitwarte oder der Gebäude­ leitzentrale dar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anlage wird das eigentliche Steuersystem im wesentlichen durch eine Recheneinrichtung gebildet, wobei die Recheneinrichtung an sich beliebiger geeigneter Art sein kann, insbeson­ dere ist es denkbar, die Recheneinrichtung durch einen Prozeßrechner oder dergleichen auszubilden oder durch ein Mikroprozessorsystem, bei dem die Steuerung und Regelung der Anlage mittels eines Softwareprogramms ausgeführt wird. Vorteilhaft, weil verhältnismäßig kostengünstig bereitstellbar und auch effizient in der Wirkung ist es, die Recheneinrichtung durch einen Personalcomputer oder dergleichen auszubilden.

Das Steuersystem umfaßt darüber hinaus vorteilhafter­ weise ebenfalls wenigstens eine digitale Ausgabeeinrich­ tung, mit der die Stellglieder für Ventile der Anlage entweder in digitaler Form oder nach vorheriger Umset­ zung über einen Digital-Analog-Wandler angesteuert werden können. Die digitale Ausgabeeinrichtung kann auch zur Ausgabe von Adreßinformationen und Steuerungsinfor­ mationen für eine Adressierungs- und Ansteuerungsein­ richtung dienen, über die Motoren und/oder Lampen und dergleichen der Anlage angesteuert werden können. Vorteilhafterweise umfaßt das Steuersystem ebenfalls wenigstens eine analoge Erfassungseinrichtung, bei­ spielsweise zur Erfassung von Signalpegeln, die über einen Meßstellenumschalter von verschiedenen aktiven und passiven Meßfühlern der Anlage dem Steuersystem zugeführt werden.

Das Steuersystem umfaßt vorteilhafterweise ebenfalls wenigstens eine digitale Erfassungseinrichtung, mit der digitale Signale, die in der Anlage generiert werden, über die Adressierungs- und Ansteuerungseinrichtung dem Steuersystem zugeführt werden.

Um die Recheneinrichtung des Steuersystems auf die eigentliche Steuerungsaufgabe konzentrieren zu können, d. h. die Rechengeschwindigkeit nicht unnötig mit die Recheneinrichtung zeitlich belastenden, an sich fest vorgebbaren Steuerungs- und Regelungsparametern zu beaufschlagen, ist vorteilhafterweise das Steuersystem zusätzlich mit einer speicherprogrammierbaren Steuer­ einrichtung versehen, über die die fest vorgebbaren Erfassungs-, Steuerungs- und Regelungsparameter gesteu­ ert werden können.

Um tatsächlich eine wirksame Trennung des Steuersystems sowie des Erfassungs- und Ausgabesystems von der Anlage, insbesondere der Altanlage zu schaffen, d. h. eine Beeinflussung von Steuerungs-, Erfassungs- und Rege­ lungsparametern zwischen der Anlage und dem Erfassungs- und Ausgabesystem sowie dem Steuersystem auszuschließen, ist es vorteilhaft, daß wenigstens der Meßstellenum­ schalter für die von den Meßfühlern kommenden Signale potentialgetrennt von der Anlage aufgebaut ist. Gleich­ zeitig wird durch diese Potentialtrennung auch erreicht, daß durch das Erfassungs- und Ausgabesystem sowie das Steuersystem keine Störung des Betriebes der Anlage erfolgt, d. h. eine gegenseitige Beeinflussung zwischen Anlage einerseits und Erfassungs- und Ausgabesystem sowie das Steuersystem andererseits in beiden Richtungen ausgeschlossen ist. Diese Potentialtrennung kann grund­ sätzlich bei allen vorbeschriebenen Elementen des Erfassungs- und Ausgabesystems bei Bedarf vorgesehen werden.

Die Potentialtrennung erfolgt vorteilhafterweise schließlich über einen ungeerdeten Transformator, über den der Meßstellenumschalter mit Spannung versorgt wird. Grundsätzlich ist es natürlich zur Potentialtrennung auch möglich, die verschiedenen Ein- und Ausgänge des Erfassungs- und Ausgabesystems mit anderen Mitteln als mit einer potentialfreien Spannungsversorgung der einzelnen Elemente zu versehen, d. h. beispielsweise mit Optokopplern oder Relais.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die einzige schematische Figur anhand eines Ausführungsbeispieles eingehend beschrieben. Diese zeigt:
im Blockschaltbild eine Anlage, die mit einem Erfassungs- und Ausgabesystem sowie einem Steuersystem moderner Erfassungs- und Steue­ rungstechnik versehen ist, und das schematische Zusammenwirken von dieser mit der Anlage.

Eine Anlage 10, im wesentlichen gebildet durch die Elemente, die in der Figur unten durch die gestrichelte Linie abgetrennt sind, wird hier beispielhaft durch eine Mehrzahl von Stellgliedern 11 symbolisiert, die auf Ventile wirken, durch eine Mehrzahl von Meßfühlern 12, beispielsweise für die Temperatur, den Druck und die Feuchtigkeit, durch eine Mehrzahl von Schaltern 13, die elektrische Signale von der Anlage 10 zum Steuersystem 16 schalten, und durch eine Mehrzahl von Motoren bzw. Lampen 14, die ebenfalls Bestandteile der Anlage 10 sind.

Heizungs-, Lüftungs- oder klimatechnische Anlagen 10 oder auch Anlagen, die Kombinationen von Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik und dergleichen enthalten, sind an sich im Stand der Technik bekannt und sind deshalb in bezug auf ihren Aufbau hier nicht weiter beschrieben, da sie dem Fachmann an sich bekannt sind. Die vorangehend beschriebenen Elemente der Anlage 10 stellen jedoch eine typische Mehrzahl unterschiedlicher Elemente dieser Art dar, die mit dem Erfassungs- und Ausgabesystem 15 typischerweise zusammenwirken, das nachfolgend beschrieben wird. Das Erfassungs- und Ausgabesystem 15, das in der einzigen Figur oberhalb der unteren gestrichelten Linie dargestellt ist, umfaßt im wesentlichen einen Meßstellenumschalter 17, der bei­ spielsweise in Form eines Multiplexers ausgebildet sein kann, und der die von der Anlage 10 von den verschie­ denen Schaltern 13 kommenden Signale in vorbestimmter Weise auf eine digitale Erfassungseinrichtung 24 des Steuersystems schaltet. Desweiteren umfaßt des Erfas­ sungs- und Ausgabesystem 15 einen Meßstellenumschalter 18, mit dem eine Mehrzahl physikalischer Meßgrößen, die beispielsweise von verschiedenen Fühlern 12 der Anlage 10 kommen, umgesetzt werden, d. h. in Signale mit nor­ mierten Pegeln umwandelt und auf eine analoge Erfas­ sungseinrichtung 23 des Steuersystems 16 geliefert werden. Ein derartiger Meßstellenumschalter 18 ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 44 XXX XX beschrieben und wird in dem hier beschriebenen Erfassungs- und Ausgabesystem 15 verwendet. Darüber hinaus umfaßt das Erfassungs- und Ausgabesystem 15 eine Adressierungs- und Ansteuerungseinrichtung 19, die ausgangsseitig mit Motoren bzw. Lampen 14 oder sonstigen Einrichtungen der Anlage 10 verbunden sind, die zum bestimmungsgemäßen Betrieb der Anlage 10 ein- oder ausgeschaltet werden müssen. Eingangsseitig ist die Adressierungs- und Ansteuerungseinrichtung 19 mit einer digitalen Ausgabeeinrichtung 22 des Steuersystems 16 verbunden, so daß über die Adressierungs- und Ansteue­ rungseinrichtung 19, vom Steuersystem 16 gesteuert, die verschiedenen Motoren, Lampen oder sonstigen Einrich­ tungen der Anlage 10 adressiert, ein- oder ausgeschaltet oder sonst wie betätigt werden können.

Schließlich umfaßt die Adressierungs- und Ansteuerungs­ einrichtung 19 gemäß der in der einzigen Figur darge­ stellten Ausführungsform eine Mehrzahl von Digital-Ana­ log-Wandlern 20, die ausgangsseitig mit den Stellglie­ dern 11 für Ventile und dergleichen der Anlage 10 verbunden sind. Von einer digitalen Ausgabeeinrichtung 22 ähnlich der digitalen Ausgabeeinrichtung 22 für die Adressierungs- und Ansteuerungseinrichtung 19, können die verschiedenen Stellglieder 11 der nachgeschalteten Ventile oder dergleichen der Anlage 10 zu ihrem bestim­ mungsgemäßen Betrieb angesteuert werden. Zwischen der digitalen Ausgabeeinrichtung 22 und den vorbeschriebenen Digital-Analog-Wandlern 20 für den Betrieb der Stell­ glieder 11 kann noch eine galvanische Trenneinrichtung 28 geschaltet sein, um eine Potentialtrennung zwischen Erfassungs- und Ausgabesystem 15 sowie Steuersystem 16 für einen ungestörten bzw. unbeeinflußten Betrieb zu gewährleisten.

Oberhalb der in der Figur dargestellten oberen gestri­ chelten Linie ist das Steuersystem 16 dargestellt. Das Steuersystem 16 umfaßt die zuvor schon beschriebenen digitalen Ausgabeeinrichtungen 22, die analoge Erfas­ sungseinrichtung 23, die digitale Erfassungseinrichtung 24, die auf vorbeschriebene Weise mit den einzelnen Elementen des Erfassungs- und Ausgabesystem 15 verbunden sind, sowie eine speicherprogrammierbare Steuerungseinrichtung 25, die einen Teil der wiederkeh­ renden Steuerungs- und Regelprozesse des Steuersystems 16 in Verbindung mit dem Erfassungs- und Ausgabesystem 15 sowie der Anlage 10 bearbeitet.

Über die speicherprogrammierbare Steuerungseinrichtung 25 sind die Einrichtungen 22 bis 24 mit der Rechenein­ richtung 21 verbunden, die beispielsweise durch einen Prozeßrechner, einen Mikroprozessor bzw. ein Mikropro­ zessorsystem oder auch durch einen Personalcomputer gebildet werden kann. Die Recheneinrichtung 21 ist auf an sich bekannte Weise mit einem Bildschirm 27 sowie einem Drucker 26 verbunden.

Die Recheneinrichtung 21 kann gewissermaßen als zentrale Einrichtung auch eine Mehrzahl von Steuersystemen 25 mit daran angeschlossenen Erfassungs- und Ausgabesystemen 15 für eine Mehrzahl von Anlagen 10 steuern bzw. regeln. Dieses wird symbolisch in der einzigen Figur durch die ebenfalls an die Recheneinrichtung 21 über die dortige strichpunktierte Linie angeschlossenen beiden speicher­ programmierbaren Steuerungseinrichtungen 25 symboli­ siert.

Weiterhin kann auf das Zwischenschalten eines Steuersy­ stems 25 ganz verzichtet werden. In diesem Fall steuert die Recheneinrichtung 21 die Anlage 15, 10 direkt.

Zur bestimmungsgemäßen Verknüpfung der Anlage 10, die, wie schon dargestellt, auch eine Altanlage sein kann, sind lediglich die von der Altanlage gelieferten Steue­ rungs- und Regelungssignalwege, die durch die untere gestrichelte Linie zwischen Anlage 10 und Erfassungs- und Ausgabesystem 15 symbolisch dargestellt sind, bereitzustellen, d. h. mit anderen Worten, daß die Anlage 10 unter wesentlicher Beibehaltung ihrer bisherigen Konfiguration mit dem Erfassungs- und Ausgabesystem 15 sowie dem Steuersystem 16 verbunden werden kann, wobei das Erfassungs- und Ausgabesystem 15 quasi das Interface zwischen Anlage 10 und Steuersystem 16 bildet.

Um zu gewährleisten, daß keine wechselseitige Beein­ flussung zwischen Steuersystem 16 und/oder Erfassungs- und Ausgabesystem 15 mit der Anlage 10 erfolgt, können alle Elemente des Erfassungs- und Ausgabesystems 15 potentialgetrennt vom Potential der Anlage 10 aufgebaut sein. Dieses kann auf unterschiedliche Weise, beispiels­ weise mittels einer über einen Trenntransformator potentialgetrennte ferte Spannungsversorgung für die einzelnen Elemente bezeichnet werden oder aber über Optokoppler bzw. Relais in den Erfassungs-, Steuerungs- und Regelungsleitungen zwischen dem Erfassungs- und Ausgabesystem 15 sowie der Anlage 10.

Bezugszeichenliste

10 Anlage
11 Stellglied
12 Meßfühler
13 Schalter
14 Motor/Lampe
15 Erfassungs- und Ausgabesystem
16 Steuersystem
17 Meßstellenumschalter (Schaltersignal)
18 Meßstellenumschalter (Meßfühler)
19 Adressierungs- und Ansteuerungseinrichtung
20 Digital-Analog-Wandler
21 Recheneinrichtung
22 Ausgabeeinrichtung
23 analoge Erfassungseinrichtung
24 digitale Erfassungseinrichtung
25 speicherprogrammierbare Steuerungseinrichtung
26 Drucker
27 Bildschirm
28 galvanische Trenneinrichtung

Claims (10)

1. Heizungs-, Lüftungs- und klimatechnische Anlage oder dergleichen, insbesondere Altanlage, umfassend wenig­ stens ein Stellglied, und/oder wenigstens einen Meßfüh­ ler, und/oder wenigstens ein von einem Schalter kommen­ des, Signal, und/oder wenigstens einen anzusteuernden Motor und/oder wenigstens eine anzusteuernde Lampe und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage (10) unter wesentlicher Beibehaltung ihrer bisherigen Konfi­ guration mit einem Erfassungs- und Ausgabesystem (15) sowie einem Steuersystem (16) verbunden wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassungs- und Ausgabesystem (15) wenigstens einen Meßstellenumschalter (17) für von Schaltern (13) kom­ mende Signale, wenigstens einen Meßstellenumschalter (18) für von Meßfühlern (18) kommende Signale mit variablen Signalpegeln, wenigstens eine Adressierungs- und Ansteuerungseinrichtung (19) für einen Motor (14) und/oder eine Lampe (14) sowie wenigstens einen Digi­ tal-Analog-Wandler (20) für die Ansteuerung eines Stellgliedes (11) umfaßt.

3. Anlage nach einem und beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem (16) im wesentlichen durch einen Recheneinrichtung (21) gebildet wird.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (21) durch einen Personalcomputer oder dergleichen gebildet wird.

5. Anlage nach einem und beiden der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem (16) wenigstens eine digitale Ausgabeneinrichtung (21) umfaßt.

6. Anlage nach einem und beiden der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem (16) wenigstens eine analoge Erfassungseinrichtung (23) umfaßt.

7. Anlage nach einem und beiden der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem (16) wenigstens eine digitale Erfassungseinrichtung (24) umfaßt.

8. Anlage nach einem und beiden der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem (16) eine speicherprogrammierbare Steuerungseinrichtung (25) umfaßt.

9. Anlage nach einem und mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Meßstel­ lenumschalter (18) für die von den Meßfühlern (12) kommenden Signale potentialgetrennt von der Anlage (10) aufgebaut ist.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialtrennung über einen zugeerdeten Transfor­ mator bewirkt wird, über den der Meßstellenumschalter (18) mit Spannung versorgt wird.