-
Anwendungsgebiet
-
Die
Erfindung bezieht sich auf das Strukturierungssystem für die Überwachung
und Steuerung der Ausrüstung
einer Anlage, vorzugsweise eines Gebäudes mit einigen Etagen. Das
System weist einen Zentral-Computer-Modul mit einer Ein- und Ausgabe, Überwachungs-
und/oder Mess- und/oder Steuerungssensoren und/oder Steuerungseinrichtungen
für die
Anlagen und Geräte
der Ausrüstung des
Gebäudes
auf, die mittels Übertragungshubs
mit einem zentralisierten Stromversorgungssystem und Anlagen für eine selbständige Steuerung
der genannten Ausrüstung
verbunden sind. Der Zentral-Computer-Modul stellt eine programmierbare Computer-Server-Station
dar, die gemäß einer
Software Zulieferfunktionen für
eine zentrale Erfassung der Überwachungsdaten über Informationskanäle innerhalb
eines einzelnen Datenübertragungsprotokolls,
sowie für
die Verarbeitung der besagten Überwachungsdaten
und für
die Ausgabe von Steuerungssignalen zu den Steuerungseinrichtungen
der Anlagen und Geräte
der Ausrüstung
des Gebäudes erfüllt. Die
Steuereinheiten sind an den Standorten der Übertragungshubs angeordnet,
welche mit einem zentralen Verteiler des zentralisierten Stromversorgungssystems
und den Anlagen für
die offline Kontrolle der Ausrüstung
in Form einer hierarchischen Stern-Schaltung oder einer Bus-Schaltung verknüpft sind,
die Steuereinheiten sind in Form einer hierarchischen Stern-Schaltung
oder einer Bus-Schaltung mit der Ein- und Ausgabe des Zentral-Computer-Moduls weiter
verknüpft,
wobei an jede Steuereinheit seriell oder in Form der oben angegebenen
Stern-Schaltung die Fern-Ein- und Ausgabe-Module angeschlossen sind,
jeder der angegebenen Fern-Ein- und Ausgabe-Module ist mit einem
entsprechenden Überwachungs-
und/oder Mess- und/oder Steuerungssensor und/oder eine Steuerungseinrichtung
für eine
spezifische Anlage oder ein Gerät
der Ausrüstung
des Gebäudes
verknüpft.
-
Zugrundeliegender Stand
der Technik
-
Die
für heute
herkömmlichen
Lösungen
setzen die Automatisierung der lokalen Ausrüstungen des Objektes voraus,
ohne das komplexe Herangehen an die Automatisierung des Objektes
als Ganzes zu betrachten. Zur Zeit zählen die großen Objekte eine
Vielzahl von verschiedenen Ausrüstungen,
die die Lebenstätigkeit
des Objektes und die technologischen Prozesse der sich im Objekt
befindlichen Organisationen sicherstellen. Die Anzahl dieser Systeme
sowie auch der Umfang der Ausrüstungen
derselben wachsen jährlich.
Die Entwicklung dieser Systeme sowie die Kontrolle des Zustandes
derselben erfolgt extensiv – die Überwachung
der Ausrüstungen erfolgt
auf die für
jedes System der Ausrüstungen spezifische
Weise, wobei die Kabelführung
als Verbindungsnetz der Ausrüstungseinheit
mit dem Steuerstand verwendet wird. Viele Ausrüstungen besitzen überhaupt
keine Überwachungsmittel – keine
zentralisierte Kontrolle, keine Messung sowie keine Steuerung. Jedes
dieser Untersysteme für
die Überwachung
erfüllt
beschränkte
lokale Aufgaben zur Automatisierung und Dispatcherisierung des jeweiligen Ausrüstungssystems.
Die Analyse der entsprechenden Systeme zeigt, daß solche Systeme in der Regel in
diesem oder jenem Ausmaß die
folgenden Nachteile aufweisen: Mangel an der Information bei den Betriebsdiensten;
Nichtvorhandensein der Koordination zwischen den Überwachungssystemen
der verschiedenen Ausrüstungen;
Verminderung der gesamten Sicherheit des verfahrenstechnischen Ablaufes;
Verwendung von überalteten
technischen Mitteln; Nichtvorhandensein der Vereinheitlichung der Anlagen
und Kabelführungen;
Nichtvorhandensein der serienweise herstellbaren Reserve-Ausrüstungen;
beträchtliche
Betriebsaufwände;
bedeutende Reaktionszeit auf den Ausfall der Ausrüstungen
sowie auf die Wiederherstellung der Betriebsfähigkeit; Nichtvorhandensein
der technischen Lösungen
im Hinblick auf die Sicherstellung der Lebensfähigkeit vom System; es sind
keine Funktionen der automatischen Steuerung vorgesehen, beschränkte Möglichkeiten
der Dispatcherverbindung infolge der Unmöglichkeit der Datenfernübertragung
zu den in den Gebäuden
untergebrachten Betriebsdiensten.
-
In
den Gebäuden
mit einer stark entwickelten Infrastruktur funktionieren komplizierte
und aufwendige ingenieur-technische Komplexe. Die Kontrolle und Steuerung
der Ausrüstungen
in solchen Gebäuden ist
eine der notwendigen Bedingungen der Funktion sowie der effektiven
Ausnutzung der die Lebensfähigkeit
der Infrastruktur des Gebäudes
sicherstellenden Mittel. Zu gleicher Zeit sehen die bestehenden Dispatchersysteme
von Gebäuden
keine Kontrolle der Ausrüstungen
im ausreichenden Ausmaß vor, gründen sich
in der Regel auf die Elementenbasis mit einer niedrigen Zuverlässigkeit,
stellen keine Analyse des Zustandes der Ausrüstungen sowie der Prognose
von Ausfällen
sicher.
-
Die
Beseitigung der oben erwähnten
Nachteile ist mit Hilfe einer Technologie vom Aufbau der Strukturierungssysteme
für die Überwachung
und Steuerung der Ausrüstung
von Anlagen möglich.
Die grundsätzlichen
Prinzipien dieser Technologie sind die folgenden: Ausnutzung eines
einheitlichen Kabelnetzes des Gebäudes, Schaffung eines strukturierten hierarchischen
Systems für
Steuerung und Datenerfassung, Konzentration und Verteilung der Informationen
in Übereinstimmung
mit den Bedürfnissen
und Vollmachten, komplexe Automatisierung der Informationserfassung
und -verarbeitung, Integrierung mit den automatischen Steuerungssysteme
des oberen Niveaus und den Informationssystemen als Informationsmittel,
Verwendung der Ausrüstungen
mit den eingebauten Überwachungs- und Steuerungsfunktionen,
Vereinheitlichung der Ausrüstungen
und der Informationsunterlagen, Typisierung der Projektlösungen.
-
Aus
dem Grunde, daß das
Funktionieren der Ausrüstungen
einer Anlage in wechselseitigem Zusammenhang steht – der Zustand
eines Ausrüstungssystems
beeinflußt
den Zustand eines anderen – so
müssen
der Administrator des Gebäudes
und die Wartungsdienste die notwendigen Informationen über kooperierende
Ausrüstungssysteme
haben. Die Information über
den Zustand der Ausrüstungssysteme
brauchen auch die Administratoren von LWS (lokalen Computer-Netzen)
des Gebäudes
und der weiteren Informationssysteme, darunter auch der den technologischen
Prozeß bildenden
Organisationen, die sich im Gebäude
befinden. Die Strukturierung der Informationsströme im System erlaubt es, die
Bedürfnisse
der Kanalübertragungskapazität zu kürzen sowie
in die Infrastruktur der Steuerung des Gebäudes und der sich in diesem
befindlichen Organisationen am effektivsten hereinzugehen.
-
Die
hierarchische Struktur der Informationserfassung und der Steuerung
des Überwachungs- und
Steuerungssystems erlaubt es, das Strukturierungssystem für die Überwachung
und Steuerung mit anderen Automatisierungs- und Informationssystemen
als Bestandteil der der Situationszentren unterschiedlichen Niveaus
zu kooperieren.
-
Die
komplexe Automatisierung der Informationserfassung und -verarbeitung
erlaubt es, die Fehler vom Personal auszuschließen und die allgemeine Funktionszuverlässigkeit
der Ausrüstungssysteme zu
erhöhen.
-
Die
Verwendung der Ausrüstungen
mit den eingebauten Funktionen der Überwachung und Steuerung erlaubt
es, die Schaffung der Überwachungs- und
Steuerungssysteme zu vereinfachen, die komplexe Information über die
Ausrüstungen
zu erhalten sowie die Diagnostik der Ausrüstungen zu erleichtern.
-
Die
Vereinheitlichung der Ausrüstungen
für die Überwachung
erlaubt es, die Betriebsaufwände herabzusetzen
sowie die Termine für
die Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit zu kürzen.
-
Vorbekannt
ist ein System für
die Überwachung
und Steuerung der aktiven Ausrüstungen,
das einen Zentral-Computer-Modul mit einer Ein- und Ausgabe aufweist,
mit der Überwachungs-
und/oder Mess- und/oder Steuerungs-Sensoren und Steuerungseinrichtungen
für die
Anlagen und Geräte
der aktiven Ausrüstungen
der Gebäude über die
Kanäle des
Informationsnetzes verknüpft
sind, wobei der angegebene Modul eine programmierbare Computer-Server-Station
darstellt, die gemäß einer
Software Zulieferfunktionen erfüllt,
für eine
zentrale Erfassung der Überwachungsdaten über Informationakanäle innerhalb
eines einzelnen Datenübertragungsprotokolls
sowie für
die Verarbeitung derselben und für
die Ausgabe von Steuerungssignalen zu den Steuerungseinrichtungen
der Anlagen und Geräte der
Ausrüstung
des Gebäudes
(vgl. US-PS Nr.
5 684 374, G05B 13/00, bekanntgemacht am 04.11.97).
-
Die
Besonderheit des erwähnten
Systems besteht darin, daß alle Überwachungs- und Steuerungssensoren
und die Steuerungseinrichtungen unmittelbar an die Steuereinheit
der Ein- und Ausgabe der Computer-Server-Station angeschlossen sind, welche
die einzige zentrale Steuereinheit ist. Ein solches System hat sich
für die
Räume oder
Gebäude bewährt, die
eine kleine Fläche
aufweisen und in denen die angegebenen Sensoren bzw. Einrichtungen in
unmittelbarer Nähe
von der Steuereinheit angeordnet sind. Im Falle einer beträchtlichen
Entfernung von der Steuereinheit muß man das Verlegen der Kabel, die
eine große
Länge aufweisen,
durchführen,
was sich nicht immer wirtschaftlich lohnt. Für die Gebäude, die eine Mehrzahl von
Etagen aufweisen und mit verschiedenen Ausrüstungen ausreichend ausgestattet
sind, führt
so ein Schema des Systems für
die Überwachung
und Steuerung dieser Ausrüstung
zur Komplikation des Schemas selbst, zum Entstehen der Schwierigkeiten
beim Einrichten und Verlegen desselben, zur ungenügenden Durchsatzleistung
sowie zum Nichtvorhandensein von unterstützenden Applikationen, die
die erwähnten
Nachteile beseitigen.
-
Vorbekannt
ist ein Strukturierungssystem für die Überwachung
und Steuerung der Ausrüstung
einer Anlage, hauptsächlich
eines Gebäudes
mit einigen Etagen, umfassend einen Zentral-Computer-Modul mit einer
Ein- und Ausgabe, mit der über
die Kanäle
des Informationsnetzes Überwachungs- und/oder
Mess- und/oder Steuerungs-Sensoren
und Steuerungseinrichtungen für
die Anlagen und Geräte der
Ausrüstung
des Gebäudes
verbunden sind, wobei der erwähnte
Modul eine programmierbare Computer-Server-Station darstellt, die gemäß einer
Software Zulieferfunktionen erfüllt
für eine
zentrale Erfassung der Überwachungsdaten über Informationskanäle innerhalb
eines einzelnen Datenübertragungsprotokolls,
für die
Verarbeitung derselben und für
die Ausgabe von Steuerungssignalen zu den Steuerungseinrichtungen
der Anlagen und Geräte
der wirksamen Ausrüstung
des Gebäudes
(vgl. DE, Anmeldung Nr. 4125839, G05B 15/00, veröffentlicht am 04.02.1993).
-
Aus
dem Stand der Technik ist ebenso ein System zur Automatisierung
der Ausrüstung
eines Gebäudes
vorbekannt, das eine Einheit für
die Überwachung
der sämtlichen
Geräte
des Gebäudes
umfaßt,
welche mit den Sensoren und Stellorganen vermittels des Leitungsnetzes
und lokalen Vorrichtungen verbunden ist, die für die sämtlichen Geräte gemeinsam
sind (vgl. WO-A-95/27929, bekanntgemacht am 19.10.1995).
-
Das
gegebene System weist die gleichen Nachteile auf, die früher beschrieben
wurden. Indem dieses System für
die Verwendung in den Gebäuden projektiert
wurde, berücksichtigt
es dabei den Faktor der Entfernung der Ein- und Ausgabe der programmierbaren
Computer-Server-Station von der Anordnungsstelle der Sensoren oder
der Steuerungseinrichtungen für
die Anlagen und Geräte
der Ausrüstungen
nicht. Im gegebenen System ist, beispielsweise, bei der Ausnutzung
der qualitätsmäßigen Netzleitungen
AN & T SYSTIMAX®SCS,
entwickelten von Lucent Technologies, die maximale Entfernung eines Sensors
von der Steuereinheit mit 250 m beschränkt. Nur innerhalb dieser Entfernung
wird ein ausreichender breiter Durchlaßbereich für die Übertragungsgeschwindigkeit
vob 622 Mbit/sec. bei einem niedrigen Preis und einer kurzen Ausstrahlungswelle
(850 nm) und 2,5 Gbit/sec. unter Anwendung der Langwellenstrahler
(1300 nm) sichergestellt. Die Praxis zeigt, daß die besten Ergebnisse bei
einer hohen Zuverlässigkeit
der Datenerhaltung und -übertragung
auf den Abschnitten erhalten werden, die 100 m nicht übersteigen,
was gerade ein festgelegter Standard ist.
-
Auf
den Entfernungen, die grösser
als die angegebene sind, bringt ein solches Schema kein erforderliches
Resultat im Hinblick auf die Wirksamkeit, Qualität und Genauigkeit der Funktion
des Systems für
die Überwachung
und Steuerung.
-
Zur
Zeit bauen die Netzsysteme für
die Kontrolle und Steuerung auf der Übertragung nicht nur der numerischen
Information (Textinformation) sondern auch der stimmlichen und Videoinformation
auf. Zu diesem Zweck sind die entsprechenden Breitbandapplikationen
entwickelt wie z.B. Multimedia und digitale Videokonferenzien in
voller Größe. Die Anwendung
dieser Applikationen bedarf einer beträchtlichen Vergrößerung von
Traffikgeschwindigkeit und -volumen in den lokalen und globalen
Netzen. Es ist selbstverständlich,
daß für die Schnellübertragung von
komplizierten digitalen kombinierten Information die Netzleitungen
so projektiert werden müssen,
um den Signalverlust in der Leitungslänge auszuschließen.
-
Die
Praxis zeigt, daß das
erwähnte
komplizierte Signal sowohl von der Apparatur als auch vom Programm
mit einer vorgegebenen Genauigkeit und Übertragungsgeschwindigkeit
auf den Abschnitten der Kabelleitung von 100 m unterstützt wird.
Für die Gebäude mit
der entwickelten Fläche
und der verschiedenfunktionalen Ausrüstungen, die auf dieser Fläche verteilt
sind, muß dementsprechend
das Schema vom System für
die Überwachung
und Steuerung dieser Ausrüstungen
im Hinblick auf die Ausführung
und Anordnung der Geräte
der Bedingung der Aufrechterhaltung von Längen der Netzkabelabschnitte
untergeordnet sein.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung zweckt auf die Lösung der technischen Aufgabe
der Beseitigung von erwähnten
Nachteilen und auf die Schaffung eines solchen Strukturierungssystems
für die Überwachung
und Steuerung der Ausrüstung
einer Anlage, hauptsächlich
eines Gebäudes
mit einigen Etagen, ab, das ermöglichen
könnte,
unter Ausnutzung der durch den entsprechenden Standard festgelegten, eine
beschränkte
Länge aufweisenden
Netzleitungskabel eine vollkommene Überwachung und zentralisierte
zuverlässige
Steuerung aller Ausrüstungen
sicherzustellen, welche für
die Lebenserhaltung des Gebäudes
notwendig sind, das sich durch die großen Flächen und Etagenanzahl sowie
durch die entwickelten verschiedenfunktionalen Komplexe der technischen
Einrichtungen gekennzeichnet wird. Das dabei erzielbare technische
Ergebnis besteht in der Verbesserung der Betriebseigenschaften und
der Wirksamkeit des Systems für
die Überwachung
und Steuerung, die ihren Niederschlag in der Erhöhung der Gesamtzuverlässigkeit
der Funktion von den Ausrüstungen
des Gebäudes
finden.
-
Das
angegebene technische Ergebnis wird dadurch erreicht, daß das Strukturierungssystem
für die Überwachung
und Steuerung der Ausrüstung
einer Anlage, hauptsächlich
eines Gebäudes
mit einigen Etagen, umfassend einen Zentral-Computer-Modul mit einer Ein-
und Ausgabe, Überwachungs- und/oder
Mess- und/oder Steuerungssensoren und/oder Steuerungseinrichtungen
für die
Anlagen und Geräte
der Ausrüstung
des Gebäudes,
wobei der Zentral-Computer-Modul eine programmierbare Computer-Server-Station
darstellt, die gemäß einer Software
Zulieferfunktionen erfüllt
für eine
zentrale Erfassung der Überwachungsdaten über Informationskanäle innerhalb
eines einzelnen Datenübertragungsprotokolls,
sowie für
die Verarbeitung derselben und für
die Ausgabe von Steuerungssignalen zu den Steuerungseinrichtungen
der Anlagen und Geräte
der Ausrüstung
des Gebäudes,
mit Steuereinheiten versehen ist, die in Form einer Stern-Schaltung mit
der Ein- und Ausgabe des Zentral-Computer-Moduls verknüpft sind,
wobei jede Steuereinheit mit den Fern-Ein- und Ausgabe-Module seriell
verknüpft
ist, von denen ein jeder mit dem jeweiligen Überwachungs- und/oder Mess-
und/oder Steuerungs- Sensor und/oder mit einer Steuerungseinrichtung
für eine spezifische
Anlage oder ein Gerät
der Ausrüstung des
Gebäudes
angeschlossen ist, und mindestens mit einer weiteren Computerstation
versehen ist, wobei die letztgenannte durch ihren Ein- und Ausgabe-Modul
mit der korrespondierenden Steuereinheit verknüpft ist, um entsprechend der
Software die lokale Überwachung
und die Steuerung der Anlagen und Geräte mindestens eines funktional
unabhängigen Abschnittes
der Ausrüstung
des Gebäudes
sicherzustellen.
-
Dabei
sind an jede Steuereinheit eine Anzahl von Fern-Ein- und Ausgabe-Modulen angeschlossen,
mit denen die erwähnten
Sensoren oder die Steuerungseinrichtungen verbunden sind, die sich auf
die Anlagen und Geräte
mindestens eines funktional selbständigen Abschnitt der Ausrüstung des
Gebäudes
beziehen, und der funktional selbständige Abschnitt der Ausrüstung des
Gebäudes
stellt Anlagen und Geräte
der Aufzugsausrüstung
oder Pumptechnik oder Wärmeversorgung
oder der Stromversorgung des Gebäudes
dar.
-
Die
Sensoren und Steuerungseinrichtung, die Informationskontrollsignale
in einem anderen Format als das Protokoll des gemeinsamen Netzwerkes
ausgeben, sind an eine jeweilige Steuereinheit über einen Konverter angeschlossen,
der die Daten eines Datenübertragungsprotokolls
in Daten eines anderen Datenübertragungsprotokolls
konvertiert.
-
Das
System ist an den Komplex von störungsfreien
Stromversorgungsquellen angeschlossen, was es erlaubt, die Funktionssicherheit
des Systems unter den Bedingungen der möglichen Störungen bei der Stromversorgung
sicherzustellen.
-
Die
Steuereinheiten können
an den Standorten der Übertragungshubs
der Übertragungshubs
angeordnet sein, die zur Verknüpfung
der Ausrüstung des
Gebäudes
mit dem gemeinsamen Stromversorgungssystem dienen.
-
Als Überwachungs-
und Mess-Sensoren können
jeweils Füllstand-,
Strömungs-,
Temperatur- und Drucksensoren und als Steuerungssensoren Infrarotsensoren,
Fotosensoren, Wärmesensoren
verwendet werden.
-
Die
Steuerungseinrichtungen stellen Servoantriebe oder Antriebe dar,
die eine Aktion ausführen als
Reaktion auf ein Sensorsignal, dabei können die erwähnten Antriebe
und Servoantriebe Geräte
für die Steuerung
der Position von Markisen oder Vorrichtungen zum ferngesteuerten Öffnen/Schließen von Türen oder
von An/Aus-Schaltern
für die
Beleuchtung sein.
-
Die
angegebenen Merkmale sind erfindungswesentlich und hängen miteinander
zusammen, unter Bildung einer festen Gesamtheit der erfindungswesentlichen
Merkmale, welche für
die Erzielung des erforderlichen technischen Ergebnisses ausreichend
ist.
-
So
erlaubt der Anschluß der
Steuereinheiten an die Ein- und Ausgabe des Zentral-Computer-Moduls nach
dem Schema einer hierarchischen Stern-Schaltung es, bei der Ausnutzung
der eine beschränkte
Länge aufweisenden
Kabelabschnitte die Beständigkeit
der Durchgangsparameter der Signale durch diese Abschnitte unter
Erhaltung des Verknüpfungsschemas
des Zentral-Moduls mit den Fern-Ein- und Ausgabe-Modulen sicherzustellen,
an die die Sensoren und Steuerungseinrichtungen angeschaltet sind.
Dabei kann man jede Steuereinheit in einen Übertragungshub in der einzelnen
Etage unterbringen und die in dieser Etage vorhandenen technischen
Einrichtungen vermittels einer zusätzlichen Leitung verbinden.
-
Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
-
Das
Wesen der Erfindung wird anhand einer Zeichnung erläutert.
-
In
der 1 ist ein Blockschaltbild des Strukturierungssystems
für die Überwachung
und Steuerung der Ausrüstung
einer Anlage in Form eines Gebäudes
dargestellt.
-
Beste Variante der Erfindungsdurchführung
-
Die
vorliegende Erfindung wird anhand eines konkreten Beispiels erläutert, das
aber kein einzig mögliches
ist, zeigt jedoch anschaulich die Möglichkeit der Erzielung eines
erforderlichen technischen Ergebnisses.
-
Das
Strukturierungssystem für
die Überwachung
und Steuerung der Ausrüstung
einer Anlage in Form eines Gebäudes
mit einigen Etagen (1) umfasst einen Zentral-Computer-Modul 1 mit
einer Ein- und Ausgabe 2. Dieser Modul stellt eine programmierbare
Computer-Server-Station 3 dar, die gemäß einer Software Zulieferfunktionen
erfüllt
für eine
zentrale Erfassung der Überwachungsdaten über Informationskanäle innerhalb
eines einzelnen Datenübertragungsprotokolls,
für die
Verarbeitung derselben und für
die Ausgabe von Steuerungssignalen zu den Steuerungseinrichtungen
der Anlagen und Geräte
der Ausrüstung
des Gebäudes.
Die Server-Station schließt
einen Reserve-Server 4 ein.
-
Als
eine programmierbare Computer-Server-Station kann die Station ausgenutzt
werden, welche in DE, Nr. 4125839, US, Nr. 5684374 beschrieben ist,
oder die Stationen der Serie AlphaServer der Körperschaft DIGITAL (vgl. den
Prospekt der Körperschaft
DIGITAL „Serie
AlphaServer", 1997).
-
Als
Software mit den vorgegebenen Funktionen wird die Software auf der
Basis von Paket Citect verwendet (vgl. den Prospekt „Seize
the Power" der Gesellschaft
Ci Technologies Pty Limited, der dem Programm Citect 5 version,
1997, gewidmet ist). Citect stellt ein Dispatching-Steuerprogramm
mit der Abgrenzung der Vollmachten dar. Das Paket der Software ist
für die
visuelle Abbildung des Automatisierungsobjektes bestimmt. Das Programm
erlaubt es, die Zustände
der sämtlichen
Systeme und Anlagen im dynamischen Betrieb durchzulaufen sowie die Steuereinflüße zu formieren.
Das Paket Citect erlaubt es, die Rechenschaftsunterlagen zu formieren sowie
diese ausdrucken zu lassen, wobei das Drucken zur vorgegebenen Zeit
oder in vorgegebenen Zeitabständen
erfolgt. Unter Ausnutzung vom grafischen Editor kann man auf dem
Bildschirm Vollbilder (Videobilder) bilden, welche die physikalischen
Prozesse wiedergeben werden, die in den realen Objekten stattfinden
und die für
die Überwachung
seitens des Operators notwendig sind. Das Programm gibt dem Operator
die Möglichkeit,
die laufenden Werte der kontrollierbaren Parameter, die Zustände der
Havarieobjekte sowie der anderen Objekte zu beobachten, die manuelle
Steuerung durchzuführen,
die Koeffiziente der Regelung abzuändern usw. Die Steuerung des
Automatisierungsobjektes wird mit Hilfe eines Manipulators vom Typ „Maus" durchgeführt, von der
Funktionstastatur, von der Standardtastatur oder von dem speziellen
Steuerpult.
-
An
die Ein- und Ausgabe 2 vom Zentral-Computer-Modul 1 sind
in einer hierarchischen Stern-Schaltung (Bus-Stern) oder einer Bus-Schaltung
(Bus-Gruppe) Steuereinheiten 5 angeschlossen, deren Funktion
im Austauschen der Daten und im Umwandlung der Daten nach einem
Protokoll in die Daten nach einem anderen Protokoll besteht.
-
Jede
Steuereinheit ist seriell oder in Form einer hierarchischen Stern-Schaltung
mit den Fern-Ein- und Ausgabe-Modulen 6 verknüpft, von
denen an jeden ein entsprechender Überwachungs- und/oder Mess-
und/oder Steuerungs-Sensor und/oder eine Steuerungseinrichtung für die konkrete Anlage
bzw. das Gerät
der Ausrüstung
des Gebäudes
angeschlossen ist. Die Steuereinheiten sind an den Standorten der Übertragungshubs 7 angeordnet, die
mit einem zentralen Verteiler 8 des zentralisierten Stromversorgungssystems
und den Blockeinheiten 9 für die autonome Steuerung der
Ausrüstung
in Form einer hierarchischen Stern-Schaltung verknüpft (betreffs
der Anschaltung der technischen Einrichtungen in Form „einer
hierarchischen Stern-Schaltung" vgl. den Prospekt
der Firma Lucent Technologies «AN & T SYSTIMAX®SCS.
Empfehlungen zur Planung der Leitung aus Kupfer- und optischen Kabeln", Seite 3, 1996).
-
Als
Steuereinheit 5 kann eine Mehrkanal-Steuereinheit, welche
in US, Nr. 5684374 (Pos. 16) beschrieben ist, die unter dem Namen «IMC S Class
Compact» bekannt
und von der Gesellschaft Allen-Bradley Company, US hergestellt ist,
oder die Steuereinheiten der Baureihe AC 31 vom Konzern ABB eingesetzt
werden (vgl. den Prospekt vom Konzern ABB «AC 31 a new opening for automation», 1998,
Seiten 1 bis 23).
-
In
dem gleichen Prospekt vom Konzern ABB sind Module (Steuereinheiten)
der Fern-Ein- und Ausgabe dargestellt, welche als Fern-Ein- und
Ausgabe-Module 6 im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt
werden. Diese Steuereinheiten enthalten Software- und Hardware-Mittel
für die
Organisierung des Prozesses des Datenumtausches mit den autonomen
Systemen, die eine sequentielle Schnittstelle besitzen.
-
Die
Steuereinheiten 5 sind nach der Bus-Schaltung MODBUS vereinigt
(vgl. den eingangs erwähnten
Prospekt vom Konzern ABB, Seite 5). Die Vereinigung kann entweder
nach dem Funktionsmerkmal oder nach dem territorielen Merkmal erfolgen.
Die Gesamtzahl der Sammelleitungen hängt von der Anzahl der Anschlüsse der
Vorrichtung für Verbindung
mit dem Server ab. Die Fern-Ein- und Ausgabe-Module 6 sind
mit der jeweiligen Steuereinheit 5 seriell oder in Form
einer hierarchischen Stern-Schaltung
auf dem Bus CS 31 BUS verknüpft (vgl.
den eingangs erwähnten
Prospekt vom Konzern ABB, Seiten 12, 13).
-
In
Bezug auf das Mehretagengebäude,
in dem auf jeder Etage Übertragungshubs
zur Verbindung des zentralisierten Stromversorgungssystems und die
Blockeinheiten zur autonomen Steuerung der auf der jeweiligen Etage
angeordneten Ausrüstungen stationiert
sind, befinden sich die Steuereinheiten an den Standorten dieser Übertragungshubs.
Dies ermöglicht
einen etagenweisen Anschluß der Überwachungs-
und/oder Mess- und/oder Steuerungs-Sensoren und/oder Steuerungseinrichtungen
für diejenigen
Anlagen und Geräte
der Ausrüstung
auszuführen,
welche auf dieser Etage stationiert ist.
-
Als Überwachungssensoren 10 und/oder Mess-
Sensoren 11 sind Füllstand-,
Strömungs-, Temperatur-
und Drucksensoren u.a.m. verwendet, deren Funktion entsprechend
der Konstruktion derselben eine passive Registrierung und Wiedergabe in
dieser oder jener Form eines laufenden konkreten Parameters vorsieht.
-
Als
Steuerungssensoren 12 sind Infrarotsensoren, Fotosensoren,
Wärmesensoren
eingesetzt, die zur Kathegorie der Vorrichtungen gehören, bei denen
die Änderung
des Zustandes als ein Steuersignal für das Einschalten bzw. Ausschalten
irgendeines Systems oder irgendeiner Einrichtung ausgenutzt werden
kann. Unter den Systemen bzw. Einrichtungen werden gegebenenfalls
solche aus den bekannten verstanden, wie zum Beispiel, Feuermeldesystem,
Klimaanlage oder Lüftungsanlage
für die Räume, welche
nach dem Signal eines Staubgehaltsensors ansprechen.
-
Unter
den Steuerungseinrichtungen 13 werden Servoantriebe oder
Antriebe verstanden, die eine Aktion ausführen als Reaktion auf ein Sensorsignal.
Die erwähnten
Antriebe und Servoantriebe können
Geräte
für die
Steuerung der Position von Markisen, Vorrichtungen zum ferngesteuerten Öffnen/Schließen von
Türen oder
von Ein/Aus-Schalten der
Beleuchtung sein.
-
Selbstverständlich kann
ein Teil der verwendbaren Sensoren oder Einrichtungen auf Grund ihrer
konstruktionsmässigen
Ausführung
unmittelbar an das Netz oder an den Fern-Ein- und Ausgabe-Modul
nicht angeschlossen sein. In diesem Fall werden die bekannten Netzadapter
oder Vorrichtungen für Überführung/Umwandlung
eines analogen Signals in ein digitales innerhalb eines Datenübertragungsprotokolls
des Allgemeinnetzes eingesetzt.
-
In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung stellt jedes lokale Ausrüstungssystem,
das ein funktional selbständiger
Abschnitt der Ausrüstung des
Gebäudes
ist und das aus Anlagen und Geräten der
Aufzugsausrüstung
oder Pumptechnik oder Wärmeversorgung
oder der Stromversorgung oder der Lüftungsanlage besteht, einen
abgeschlossenen Modul dar, der imstande ist, sowohl autonom als
auch als ein Bestandteil des vorliegenden Systems für die Überwachung
und Steuerung zu funktionieren. Die Modulbauweise stellt eine maximale
Flexibilität
und Lebensfähigkeit
des Systems als Ganzes sicher. Jeder Modul enthält als einen Bestandteil die
primären Sensoren
und Stelleinrichtungen, sowie die Anpassungsgeräte 14 für die Anpassung
der Signale der primären
Sensoren an den Eingängen
der Steuereinheiten 5 oder der Fern-Ein- und Ausgabe-Module 6.
-
Dabei
können
im System für
die Überwachung
und Steuerung an jede Steuereinheit die Fern-Ein- und Ausgabe-Module
angeschaltet werden, mit denen die primären Sensoren oder die Steuereinrichtungen
in Verbindung stehen, die sich auf Anlagen und Geräte mindestens
eine funktional selbständigen
Abschnittes der Ausrüstung
des Gebäudes
beziehen.
-
Zwecks
Sicherstellung entsprechend der Software Citect einer lokalen autonomen Überwachung
und Steuerung der Anlagen und Geräte mindestens eines funktional
selbständigen
Abschnittes der aktiven Ausrüstung
des Gebäudes
wird an den konkreten Eingang einer konkreten Steuereinheit mindestens
eine zusätzliche
Computer-Station 15 angeschlossen, wobei die letztgenannte
mit ihrem Ein- und Ausgabe-Modul über den abgesonderten Kanal
mit dem entsprechenden Steuereinheit verbunden ist. Die Station 15 ist über ein
lokales Computernetz 16 an den Zentral-Computer-Modul angeschlossen.
Eine solche Verbindung gibt dem Operator des Zentral-Computer-Moduls
die Möglichkeit,
einen Teil der Informationen zur Station 15 weiterzuleiten,
damit der Operator dieser Station die Funktion der Anlagen und Geräte der technischen
Einrichtungen eines gesonderten Ausrüstungsmoduls autonom überwachen
konnte.
-
Die
zusätzlichen
Computer-Stationen sind untereinander in Form einer hierarchischen Stern-Schaltung über die
Datenkanäle
(bzw. einen Datenkanal) vermittels der genormten Konzentratoren
der lokalen Computernetze verbunden, die in den abgesonderten Kanälen der
Steuereinheiten 5 stationiert sind.
-
Mit
den erwähnten
Stationen 15 kann jeder funktional selbständiger Abschnitt
oder Modul der Ausrüstung
eines Gebäudes
ausgestattet sein.
-
Das
vorliegende System ist unter Berücksichtigung
des Einbaues desselben ins Netzwerk der früher geschaffenen Überwachungsysteme
entwickelt, solcher, z.B., die den Standard vom EIB-Protokoll verwenden
(vgl. den Prospekt vom Konzern ABB „ABB i-bus® EIB
Intelligent Installation System A step into the future, 1996, Seiten
4 bis 7)." In diesem
Fall wird in den Verbindungskreis vom EIB-Bus mit der entsprechenden
Steuereinheit 5 ein Konverter 17 eingebaut, dessen
Funktion die Umwandlung der Daten des einen Protokolls in die Daten,
die dem anderen Protokoll, beispielsweise, MODBUS, entsprechen,
vorsieht.
-
Zum
Zwecke der Sicherstellung einer störungsfreien Funktion des Systems,
die von den Stromversorgungsstörungen
sowie von der Stabilität der
Stromversorgung unabhaengig ist, ist es zweckmässig, das System an den Komplex
der Quellen der störungsfreien
Stromversorgung (nicht gezeigt) anzuschließen.
-
Dabei
kann der Zentral-Computer-Modul mit den Mitteln zu seiner Verknüpfung zu
einem externen globalen Netzwerk für die Kommunikation mit anderen
externen Überwachungs-
und Steuerungssystemen ausgebildet sein. Das Programmpaket Citect stellt
die Möglichkeit
einer Fern-Überwachung
auf der Basis der Verwendung der bekannten Hardware-Mittel sicher
(vgl. den Prospekt der Gesellschaft Ci Technologies Pty Limited,
US, „American Ref-Fül", Januar 1998, Seite
8).
-
Die
vorliegende Erfindung erlaubt es, durch die Abänderung des Schemas vom System
für die Überwachung
und Steuerung, eine volle Umfassung im Hinblick auf die Kontrolle
und Steuerung aller Ausrüstungen
und Komplexe unabhängig
von dem Anordnungsort derselben in bezug auf den Zentral-Computer-Modul
unter Aufrechterhaltung der Durchlaßfähigkeit des Netzwerkes und
der Signalqualität
sicherzustellen. Das vorliegende System gestattet, nicht nur eine
zentralisierte Informationserfassung und eine Überwachung aus einem gemeinsamen
Zentrum durchzuführen
sondern auch einen Teil der Funktionen zu den lokalen Stationen
weiterzuleiten, die die einzelnen funktional selbständigen Ausrüstungskomplexe
und Systeme bedienen, unter Erhaltung der Kontrolle der Funktion
dieser Stationen.
-
Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Die
vorliegende Erfindung ist gewerblich anwendbar, denn sie basiert
nicht auf der Ausnutzung der neuen Mittel, die die Verwirklichung
der Funktionen der Überwachung
und Steuerung sicherstellen, sondern auf einer neuen Kombination
der Kopplungen dieser Anlagen untereinander, was es erlaubt, eine
volle Umfassung im Hinblick auf die Kontrolle und Steuerung aller
Ausrüstungen
und Komplexe unabhängig
von dem Anordnungsort derselben in bezug auf den Zentral-Computer-Modul
unter Aufrechterhaltung der Durchlaßfähigkeit des Netzwerkes und der
Signalqualität
sowie die Aufbaumöglichkeit
der Netzwerke mit den beliebigen Konfigurationen in Abhängigkeit
von dem angewandten Programm sicherzustellen.