DE68923246T2

DE68923246T2 - Manueller oder automatischer Steuermodul, beispielsweise mit einem Druckknopf, zur Verbindung mit einem Datennetz.

Info

Publication number: DE68923246T2
Application number: DE1989623246
Authority: DE
Inventors: Pierre Demeyer
Original assignee: Schneider Electric SE
Current assignee: Schneider Electric SE
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1989-10-25
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: FR2638862B1; EP0367692B1; FR2638862A1; ES2075855T3; DE68923246D1; EP0367692A1

Description

Die Erfindung betrifft ein handbetätigtes oder automatisches Steuermodul für ein Stellglied zum Anschluß an ein Datenübertragungsnetz, an welches mehrere Steuermodule und Stellglieder angeschlossen sind, wobei ein Stellglied mehreren Steuermodulen zugeordnet sein kann, das Steuermodul einen Mikroprozessor sowie Adressiermittel zu seiner Adressierung umfaßt und der Mikroprozessor Mittel zur Erzeugung und Einleitung von Informationen in das Netz aufweist, die zur Ansteuerung des zugeordneten Stellglieds dienen.
In Steueranlagen der Gebäudesystemtechnik dienen Steuermodule zur Fernsteuerung von zugeordneten Stellgliedern über ein Datenübertragungsnetz.
Ein erfindungsgemäßes Steuermodul umfaßt:
- Mittel zur Weitergabe einer Adresse des zugeordneten Stellglieds an den Mikroprozessor sowie
- über den Mikroprozessor gesteuerte Mittel zur Anzeige des Schaltzustands des Stellglieds,
wobei der Mikroprozessor
- Mittel zur Überwachung der über das Netz übertragenen Informationen, die die Adresse des Stellglieds enthalten, für welches sie bestimmt sind bzw. von dem sie stammen,
- Mittel zur Erkennung der das genannte Stellglied betreffenden Informationen auf der Grundlage dieser Adresse und
- Mittel zur Bestimmung des Schaltzustands des Stellglieds auf der Grundlage dieser Informationen aufweist.
Der Schaltzustand des Stellglieds wird so unabhängig von der Herkunft des Steuerbefehls an jedem, ihm zugeordneten Steuermodul angezeigt. Die Mittel zur Erkennung des Schaltzustands des Stellglieds sind vorzugsweise als Leuchtdioden ausgeführt.
Der Mikroprozessor umfaßt Mittel zur Erfassung der für das zugeordnete Stellglied bestimmten Informationen und/oder von Informationen, die nach einem an das Stellglied übermittelten Steuerbefehl von diesem Stellglied als Antwortsignal ausgesandt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfaßt der Mikroprozessor einen Eingang und einen Ausgang, die an eine ihrerseits mit dem Datenübertragungsnetz verbundene Schnittstelle angeschlossen sind, einen Steuereingang zur Aufnahme von Steuer- oder Meßsignalen und mindestens einen Steuerausgang zur Ansteuerung der Mittel für die Anzeige des Schaltzustands des Stellglieds.
Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuermodul als Drucktastermodul ausgeführt und der Steuereingang des Mikroprozessors über einen Drucktaster mit einer Spannungsquelle verbunden, wobei die Betätigung des Drucktasters das Aussenden einer für das zugeordnete Stellglied bestimmten Steuerinformation durch den Mikroprozessor bewirkt. Ein solches Drucktastermodul kann einen Umschalter mit drei Schaltstellungen aufweisen, dessen kodierte Ausgänge mit dem Mikroprozessor verbunden sind, wobei die Betätigung des Drucktasters die Aussendung eines Einschaltbefehls für das zugeordnete Stellglied entsprechend einer ersten Stellung des Umschalters, eines Ausschaltbefehls entsprechend der zweiten Stellung des Umschalters und eines Umschaltbefehls entsprechend der dritten Stellung des Umschalters bewirkt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuermodul als Meßmodul ausgeführt und der Steuereingang des Mikroprozessors an einen Meßwertgeber angeschlossen, wobei der Mikroprozessor die Ausgangssignale des Meßwertgebers mit festgelegten Grenzwerten vergleicht und in Abhängigkeit von den jeweiligen Meßsignalen und Grenzwerten Steuerbefehle zur Ansteuerung des Stellglieds aussendet.
Ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen:
- Fig. 1 die schematische Darstellung einer Steueranlage, in der die Erfindung zum Einsatz kommen kann;
- Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Drucktastermodul;
- Fig. 3 eine besondere Ausgestaltung einer Schnittstelle eines Moduls gemäß Fig. 2.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Gebäude-Steueranlage umfaßt eine Zentraleinheit 10, die über ein Datenübertragungsnetz bzw. einen Bus 12 an mehrere Stellglieder 14 sowie an mehrere Steuermodule 16 angeschlossen ist, welche als Meßwertgeber, Drucktaster usw. ausgeführt sein können.
Fig. 2 zeigt in detaillierterer Form ein als Drucktastermodul 18 ausgeführtes Steuermodul. Das Modul 18 ist an ein Netz 12 angeschlossen und dient dazu, ein zugeordnetes Stellglied (nicht dargestellt) anzusteuern, welches ebenfalls an das Netz angeschlossen ist. Dieses Stellglied kann über die Zentraleinheit 10 und über mehrere zugeordnete Steuermodule 16, darunter das Drucktastermodul 18 angesteuert werden.
Das Modul 18 kann beispielsweise dazu verwendet werden, um eine Leuchte oder ein Haushaltsgerät anzusteuern, das in einem anderen Raum des mit der Steuerung ausgerüsteten Gebäudes untergebracht ist. Erfindungsgemäß weist das Modul 18 eine Anzeige des Schaltzustands des zugeordneten Stellglieds auf.
Das Drucktastermodul 18 umfaßt einen Mikroprozessor 20 mit einem Eingang 1 und einem Ausgang 2, die über eine Schnittstelle 22 mit dem Netz 12 verbunden sind. Das Modul 18 kann auf diese Weise Informationen aussenden, die über das Netz 12 an das zugeordnete Stellglied übertragen werden, und die Gesamtheit der über das Netz übertragenden Informationen überwachen.
Ein Steuereingang 3 des Mikroprozessors ist normalerweise über einen Widerstand R mit Masse verbunden. Über einen Drucktaster 24 kann dieser Eingang 3 vorübergehend an die Versorgungsspannung (5 V) des Moduls gelegt werden. Das Einschalten des Drucktasters 24 bewirkt die Aussendung einer Information bzw. eines Steuerbefehls durch den Mikroprozessor und dessen Weiterleitung an das dem Modul zugeordnete Stellglied.
Ein beispielsweise als Daumenradschalter ausgeführtes Adressiersystem 26 erlaubt es, dem Modul 18 eine Adresse zuzuweisen. In der gezeigten Ausgestaltung liefert das Adressiersystem, mit dessen Hilfe die vier Ausgänge wahlweise an die Versorgungsspannung gelegt werden können, eine kodierte 4-Bit-Adresse an den Mikroprozessor. Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung wird einem Stellglied und den verschiedenen, ihm zugeordneten Steuermodulen die gleiche Adresse zugewiesen.
Die bei Betätigung des Drucktasters 24 vom Modul 18 ausgesandte Information enthält diese Adresse und zeigt dem Mikroprozessor für das zugeordnete Stellglied an, daß die betreffende Information für es bestimmt ist.
Ein Leuchtmelder 28, der als Leuchtdiode ausgeführt sein kann, ist zwischen einem Ausgang 4 des Mikroprozessors und Masse geschaltet. Dieser Leuchtmelder dient dazu, den Schaltzustand des dem Modul 18 zugeordneten Stellglieds anzuzeigen. Der Mikroprozessor 20 des Moduls 18 überwacht ununterbrochen die über das Datenübertragungsnetz 12 übertragenen Informationen. Mit Hilfe der jeweiligen Adresse erfaßt er sämtliche, für das zugeordnete Stellglied bestimmten Informationen, leitet aus der Erfassung der nacheinander an das Stellglied übertragenen Befehle, wie Einschalt-, Ausschalt- oder Umschaltbefehle den Schaltzustand dieses Stellglieds ab und steuert seinen Ausgang 4 entsprechend an, so daß der Leuchtmelder 28 den Schaltzustand des Stellglieds anzeigt. Der Leuchtmelder 28 kann beispielsweise, bei Verbindung des Ausgangs 4 mit der Versorgungsspannung, aufleuchten, um den Einschaltzustand des Stellglieds anzuzeigen und, bei Verbindung des Ausgangs 4 mit Masse, erlöschen, um den Ausschaltzustand des Stellglieds anzuzeigen.
Nach einer anderen, nicht dargestellten Ausgestaltung kann das Anzeigeelement aus einer zweifarbigen Leuchtdiode beispielsweise mit den Farben grün und rot bestehen, die so über den Mikroprozessor angesteuert wird, daß sie grün blinkt, wenn sich das Stellglied im Einschaltzustand befindet, und rot blinkt, wenn sich das Stellglied im Ausschaltzustand befindet.
In der dargestellten Ausgestaltung umfaßt das Drucktastermodul 18 einen Umschalter 30, mit dem die Betriebsart des Moduls eingestellt werden kann.
Mit Hilfe dieses Umschalters kann nämlich festgelegt werden, ob bei jeder Betätigung des Drucktasters 24 ein Befehl zum Übergang in den Einschaltzustand, ein Befehl zum Übergang in den Ausschaltzustand oder ein Befehl zum Zustandswechsel über das Netz zum Stellglied übertragen werden soll. Die gewählte Betriebsart kann zuvor in den Mikroprozessor einprogrammiert werden. Nach der vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung kann die Betriebsart jedoch vom Bediener über den Umschalter 30 von Hand eingestellt werden. Die Zeichnung zeigt einen Umschalter 30 mit drei Schaltstellungen und zwei, an den Mikroprozessor angeschlossenen Ausgängen, die wahlweise mit der Versorgungsspannung verbunden werden können. In einer ersten Stellung des Umschalters ist keiner der beiden Ausgänge mit der Versorgungsspannung verbunden. In der zweiten Stellung des Umschalters ist der erste Ausgang mit der Versorgungsspannung verbunden, während in der dritten Stellung des Umschalters lediglich der zweite Ausgang mit der Versorgungsspannung verbunden ist. Jede der drei Stellungen entspricht einer der drei oben beschriebenen Betriebsarten.
Fig. 3 zeigt eine besondere Ausführungsform einer Schnittstelle 22 für den Fall, daß das Datenübertragungsnetz 12 als Zweidrahtleitung ausgeführt ist, die sowohl die Datenübertragung als auch die Spannungsversorgung der angeschlossenen Module ermöglicht, wobei die beiden Leitungsdrähte mit einer Spannungsquelle (nicht dargestellt) verbunden sind und die Datenübertragung durch Kurzschließen der beiden Leitungen erfolgt. Ein aus den zwischen den beiden Leitungen des Netzes 12 in Reihe geschalteten Widerständen R1 und R2 bestehender Spannungsteiler erlaubt die Überwachung der über das Netz übertragenen Informationen, wobei der gemeinsame Anschlußpunkt der beiden Widerstände mit dem Eingang 1 des Mikroprozessors verbunden ist. Ein Transistor T, dessen Emitter-Kollektor-Kreis zwischen die beiden Leitungen des Netzes geschaltet und dessen Basis an den Ausgang 2 des Mikroprozessors angeschlossen ist, stellt die Ausgangsschnittstelle zwischen dem Mikroprozessor und dem Netz 12 dar.
Eine vom Mikroprozessor ausgesandte Information in Form einer die Basis des Transistors beaufschlagenden Impulsfolge bewirkt ein mehrmaliges Kurzschließen der Leitungsdrähte des Netzes. Das Netz 12 gewährleistet darüber hinaus die Spannungsversorgung der Module: Eine Diode D ist in Reihe mit einem Kondensator C zwischen die Leitungen des Netzes geschaltet, wobei der Kondensator parallel zu einer Reihenschaltung aus einem Widerstand R3 und einer Zenerdiode ZD liegt. Die Versorgungsspannung des Moduls kann dann an den Klemmen der Zenerdiode abgegriffen werden.
Obwohl die Erfindung beispielhaft für ein Drucktastermodul beschrieben wurde, ist sie weder auf die beschriebene, besondere Bauart des Moduls noch auf ein Drucktastermodul überhaupt beschränkt, sondern kann vielmehr auf jedes Steuermodul angewandt werden, das mit einem Mikroprozessor zur Ansteuerung eines Stellglieds über ein Datenübertragungsnetz arbeitet. Der Steuerbefehl kann händisch, mit Hilfe eines Drucktasters, eines Schalters oder jedes anderen, im Steuerorgan enthaltenen mechanischen Elements, aber auch automatisch durch Vergleich einer Meßgröße mit einem Schwellwert oder durch Programmierung an das Steuermodul übertragen werden. Ein automatisches Steuermodul kann beispielsweise aus einem Temperaturmeßgerät mit Thermofühler bestehen, mit dessen Meßsignalen der Steuereingang (3) des Mikroprozessors beaufschlagt wird. Der Mikroprozessor vergleicht die Amplitude dieser Signale mit mindestens einem festgelegten Schwellwert und leitet einen Einschalt- oder Ausschaltbefehl an ein Stellglied weiter, das dazu dient, ein Heizventil zu öffnen bzw. zu schließen.
Bisher wurden ausschließlich Steuermodule für zwei Schaltzustände beschrieben, die das Einschalten oder Ausschalten des zugeordneten Stellglieds bewirkten. Die Erfindung kann jedoch auch auf Steuermodule mit zugeordnetem analogem oder mehrere Ansprechwerte aufweisendem Stellglied angewandt werden. In diesem Fall werden zusätzlich eine Schaltung zur Quantisierung des analogen Signals sowie ein Analog-Digital-Wandler oder Komparatoren verwendet. Beispielsweise kann ein Temperaturmeßgerät die Temperatursignale, die es bei verschiedenen, in bestimmten zeitlichen Abständen aufeinanderfolgenden Schwellwerten erfaßt, miteinander vergleichen und entsprechende Befehle zur Ansteuerung des zugeordneten Stellglieds, z.B. Schließen, vollständiges Öffen, Öffnen zu 50, 60% usw. aussenden. In diesem Fall muß das Anzeigeelement so ausgelegt sein, daß eine differenzierte Anzeige des Schaltzustands des Stellglieds möglich ist. Die Anzahl und Anordnung der Leuchtmelder kann an die jeweiligen Bedürfnisse angepaßt werden. Zur Anzeige von zwei Schaltzuständen entsprechend Ein und Aus ohne Unterscheidung von Schaltzuständen für Teillastbetrieb kann ein Leuchtmelder verwendet werden. Wenn eine blinkende Anzeige für den Teillastbetrieb vorgesehen wird, kann ein Leuchtmelder auch zur Anzeige von drei Schaltzuständen eingesetzt werden. Die Anzahl der Leuchtmelder kann in Abhängigkeit von der Zahl der Schaltzustände gewählt werden, die das Stellglied annehmen kann, so daß am Steuermodul die einzelnen Schaltzustände des Stellglieds mit großer Genauigkeit angezeigt werden.
Obwohl gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausführung das Netz 12 als Zweidrahtleitung ausgeführt ist, die sowohl die Datenübertragung als auch die Spannungsversorgung übernimmt, ist die Erfindung nicht auf einen solchen Netztyp beschränkt, und die Spannungsversorgung der Module und der Stellglieder kann auch von unterschiedlichen Netzkomponenten übernommen werden.
In der beschriebenen Ausführungsform sind dem Stellglied und den zugeordneten Steuermodulen jeweils die gleichen Adressen zugewiesen, wodurch die Erkennung der für die zugeordneten Stellglieder bestimmten Informationen durch die jeweiligen Steuermodule erleichtert wird. Es ist jedoch auch möglich, die Erfindung in einer Steuerung anzuwenden, bei der jedem Steuermodul und jedem Stellglied eine unterschiedliche Adresse zugewiesen wird. In diesem Fall muß jedes Steuermodul so programmiert werden, daß es die Adresse des zugeordneten Stellglieds kennt. Sämtliche an das Stellglied übertragenen Informationen enthalten dessen Adresse, die Zieladresse, und die Steuermodule sind so programmiert, daß sie mit Hilfe dieser Zieladresse sämtliche für das Stellglied bestimmten Informationen unabhängig von deren Herkunft erfassen, so daß sie in der Lage sind, den Schaltzustand des Stellglieds zu bestimmen.
In den bisher beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung wird der Schaltzustand der Stellglieder durch Analyse der Befehle bestimmt, die an die Stellglieder übertragen und über das Netz geleitet werden. Das Anzeigeelement zeigt daher den Zustand an, den das Stellglied unter normalen Bedingungen erwartungsgemäß aufweist, d.h. einen Wunschzustand. Dieser Schaltzustand kann z.B. bei defektem Stellglied vom tatsächlichen Schaltzustand des Stellglieds abweichen. Um eine Anzeige des tatsächlichen Schaltzustands des Stellglieds zu erhalten, kann vorgesehen werden, daß das Stellglied im Anschluß an einen Steuerbefehl eine Antwortinformation aussendet, die anzeigt, ob der Steuerbefehl registriert wurde oder nicht. Die Mikroprozessoren der dem Stellglied zugeordneten Steuermodule verwenden dann diese Antwortinformationen zur Bestimmung des tatsächlichen Schaltzustands des Stellglieds, der schließlich an den Steuermodulen angezeigt wird.

Claims

1. Handbetätigtes oder automatisches Steuermodul (18) für ein Stellglied (14) zum Anschluß an ein Datenübertragungsnetz (12), an welches mehrere Steuermodule (16) und Stellglieder (14) angeschlossen sind, wobei ein Stellglied mehreren Steuermodulen zugeordnet sein kann, das Steuermodul einen Mikroprozessor (20) sowie Adressiermittel (26) zu seiner Adressierung umfaßt und der Mikroprozessor Mittel zur Erzeugung und Einleitung von Informationen in das Netz aufweist, die zur Ansteuerung des zugeordneten Stellglieds dienen,

dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Komponenten umfaßt:

- Mittel zur Weitergabe einer Adresse des zugeordneten Stellglieds an den Mikroprozessor sowie

- über den Mikroprozessor gesteuerte Mittel (28) zur Anzeige des Schaltzustands des Stellglieds,

wobei der Mikroprozessor

- Mittel zur Überwachung der über das Netz übertragenen Informationen, die die Adresse des Stellglieds enthalten, für welches sie bestimmt sind bzw. von dem sie stammen,

- Mittel zur Erkennung der das genannte Stellglied betreffenden Informationen auf der Grundlage dieser Adresse und

- Mittel zur Bestimmung des Schaltzustands des Stellglieds auf der Grundlage dieser Informationen aufweist.

2. Steuermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor Mittel zur Erfassung der für das zugeordnete Stellglied bestimmten Informationen umfaßt, wobei diese Informationen die Adresse des genannten Stellglieds enthalten.

3. Steuermodul nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor Mittel zur Erfassung von Informationen umfaßt, die nach einem an das Stellglied übermittelten Steuerbefehl von diesem Stellglied als Antwortsignal ausgesandt werden.

4. Steuermodul nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor Mittel zur Erzeugung von Informationen zur Ansteuerung eines zugeordneten Stellglieds umfaßt, wobei die Informationen die Adresse des genannten zugeordneten Stellglieds enthalten.

5. Steuermodul nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einem Stellglied und sämtlichen, ihm zugeordneten Steuermodulen die gleiche Adresse zugewiesen wird.

6. Steuermodul nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor einen Eingang (1) und einen Ausgang (2), die an eine ihrerseits mit dem Datenübertragungsnetz (12) verbundene Schnittstelle (22) angeschlossen sind, einen Steuereingang (3) zur Aufnahme von Steuer- oder Meßsignalen und mindestens einen Steuerausgang zur Ansteuerung der Mittel (28) für die Anzeige des Schaltzustands des Stellglieds umfaßt.

7. Steuermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang (3) des Mikroprozessors über einen Drucktaster (24) an eine Spannungsquelle angeschlossen ist, wobei die Betätigung des Drucktasters die Aussendung eines für das zugeordnete Stellglied bestimmten Steuerbefehls bewirkt.

8. Steuermodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es Stellmittel (30) zur Einstellung einer besonderen Betriebsart des Steuermoduls umfaßt, wobei die Stellmittel einen Umschalter (30) mit drei Schaltstellungen umfassen, dessen kodierte Ausgänge zur Einstellung der Betriebsart mit dem Mikroprozessor verbunden sind, die vom Mikroprozessor ausgesandten Informationen für die eingestellte Betriebsart kennzeichnend sind und die Betätigung des Drucktasters (24) in einer ersten Schaltstellung des Umschalters die Aussendung eines Einschaltbefehls für das zugeordnete Stellglied, in der zweiten Schaltstellung die Aussendung eines Ausschaltbefehls sowie in der dritten Schaltstellung die Aussendung eines Befehls zum Zustandswechsel bewirkt.

9. Steuermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang (3) des Mikroprozessors an einen Meßwertgeber angeschlossen ist, wobei der Mikroprozessor die Ausgangssignale des Meßwertgebers mit festgelegten Grenzwerten vergleicht und in Abhängigkeit von den jeweiligen Meßsignalen und Grenzwerten Steuerbefehle zur Ansteuerung des Stellglieds aussendet.

10. Steuermodul nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (28) zur Anzeige des Schaltzustands des Stellglieds als Leuchtmelder ausgeführt sind.