DK175367B1

DK175367B1 - Teknisk bygningsstyringssystem med en totrådsdata- og energitransmissionsledning

Info

Publication number: DK175367B1
Application number: DK198905483A
Authority: DK
Inventors: Patrick Barthelemy; Robert Chevaleyre; Pierre Demeyer; Henri Lhuillier; Jean-Luc Mertz; Serge Moutet; Corinne Segond
Original assignee: Merlin Gerin
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1989-11-03
Publication date: 2004-09-13
Also published as: KR0140219B1; DK548389A; JP2968287B2; DK548389D0; NO894353D0; NO894353L; US5089974A; KR900008351A; FI100139B; NO303200B1; JPH02181599A; FI895201A0

Description

DK 175367 B1

Den foreliggende opfindelse angår et teknisk bygningsstyringssystem med flere datamodtage- og transmissionsmoduler placeret over hele bygningen, navnlig sensor- og/eller aktuatormoduler, og et centralenhedsmodul, der er indbyrdes forbundet af et symmetrisk totråds-5 netværk for binær datatransmission på asynkron måde.

Det tekniske udstyr i bygninger bliver mere og mere kompliceret, og styring af visse funktioner, såsom opvarmning eller belysning, er ofte automatiseret. Kendte styresystemer er udformet til en bestemt 10 anvendelse eller installation, og det er vanskeligt at tilpasse eller udvide dem. De kræver flere elektriske forbindelser, som ofte er årsag til uheld.

Det er allerede blevet foreslået at anvende programmerbare stan-15 dardstyresystemer til bygningsstyring, men disse komplicerede kostbare systemer er kun berettigede i servicesektoren og i visse specielle tilfælde.

Der er et behov for et bygningsstyringssystem, som er let at in-20 stallere selv i eksisterende bygninger, og som kan udføre alle de automatiske styringer med stor fleksibilitet i tilpasning uden at iværksætte komplicerede kostbare anordninger og flerdobbelte kabelforbindelser.

25 Styresystemet ifølge den foreliggende opfindelse opfylder dette krav og er ejendommeligt ved, at det, idet hvert modul omfatter en^ datasender og -modtager, omfatter en strømforsyningsenhed, der er forbundet med totrådsnetværket for at levere strøm til modulerne, der er forbundet med netværket, hvilken strømforsyningsenhed omfat-30 ter en spændingsgenerator med strømbegrænsning, hvor de binære data, som sendes via netværket, moduleres ved to elektriske spændingsniveauer mellem de to tråde, idet lavspændingsniveauet svarer til kortslutning af netværket af et af de sendende moduler, og det højre niveau svarer til en afbrydestatus af den asynkrone transmissions-35 standard, som tillader, at modulerne bliver strømforsynet.

Sensorerne og styreanordningerne, som er placeret på forskellige steder i bygningen, er kun forbundet af et totrådsnetværk eller en totrådslinie, som udfører både datatransmission og

I DK 175367 B1 I

I I

I modul strømforsyning. Hvert modul er tildelt en adresse for modta- I

gel se og afsendelse af meddelelser. Et temperatursensormodul er I

B f.eks. indrettet til at indikere, at en forud indstillet tempera- I

B turtærskel er overskredet, hvorimod et belysningsfjernstyringsmodul I

B 5 modtager ordre til at koble lamperne ind eller ud. Hvert modul I

B overvåger kontinuerligt signalerne eller bittene, som overføres af I

B totrådsnetværket eller -bussen, og udvælger de meddelelser, som I

B vedrører det. Totrådsforbindelsen er let at opnå selv i gamle I

B bygninger, og når den elektriske strømforsyning til modulerne i I

B 10 henhold til opfindelsen tilvejebringes af det samme totrådsnetværk, I

B giver installation af styresystemet ikke anledning til nogen pro- I

B bl emer. I

B Afbrydetilstanden er den hyppigste normale tilstand af netværket, og I

B 15 transmissionsstandarden vælges til i afbrydetilstanden at frembyde B et strømniveau, som tillader, at modulerne forsynes med strøm. Denne B strømforsyning afbrydes på de tidspunkter, hvor netværket er kort- B sluttet, og for at opretholde strømforsyningen til det elektroniske B kredsløb i modulerne har disse en strømreserve til rådighed, f.eks.

B 20 leveret af en kondensator.

B Styresystemets strømforsyning indgår i den centrale styringsenhed B eller styrepanel, men adskillelse af de to funktioner er mulig i B visse særlige anvendelser. Denne strømforsyning er en spændingsge- B 25 nerator med strømbegrænsning, f.eks. til det dobbelte af det samlede B forbrug af modulerne for at tilvejebringe et passende spændingsfald, B når der forekommer en kortslutning af netværket. Forsyningsspændin- B gen er f.eks. 15 volt med kortslutningsstrømbegrænsning til 300 mA.

B Netværket er indrettet på en sådan måde, at der, når der forekommer B 30 kortslutning på et eller andet sted, opnås et spændingsfald i alle B punkter, der højst er lig med en fjerdedel af forsyningsspændingen.

B I almindelighed er længden af netværket tilstrækkeligt lille, og B denne begrænsning forårsager næppe nogen problemer.

fl 35 I henhold til en videreudvikling af opfindelsen reduceres strømfor- I bruget ved anvendelse af komponenter med lavt forbrug og af en modul I standbytilstand under afbrydelsesperioderne. Denne’ standbytil stand afbrydes ved modtagelse af et signal, f.eks. et meddel el sesstart- I signal, og cyklisk for at udføre opgaverne, som er tildelt DK 175367 B1 3 modulerne, navnlig afsendelse af meddelelser. Udgangsordrerne udføres med fordel ved hjælp af impulser, og sensorerne er kun i en forbrugstilstand under læseperioderne. Disse arrangementer, som ikke nødvendigvis alle anvendes i kombination, bidrager til at reducere 5 styresystemets strømforbrug, hvilket tillader en forenklet net værksstruktur.

Opfindelsen er anvendelig til et netværk, hvis moduler eller hvoraf nogle af modulerne har en lokal strømforsyning og derfor ikke 10 strømforsynes af totrådsnetværket. Modultransmissionsfunktionen bliver fortsat forsynet af totrådsnetværket, men de andre funktioner, f.eks. måling, forsynes uafhængigt med galvanisk adskillelse, navnlig optoelektronisk, fra totrådsnetværket.

15 Modulation opnås ved klemning af strømforsyningslinien, som udgøres af totrådsnetværket fordelagtigt i overensstemmelse med den asynkrone transmissionsstandard ved standardiseret hastighed. Denne standard er valgt på grund af dens universelle beskaffenhed, og dens hviletilstand svarer til modulernes strømforsyningsniveau. Dens 20 interfaceforbindelse reduceres.

Hver modul kan kun skifte til transmission, når linien er fri, hvilket indebærer permanent aflytning og transmissionsspærring, hvis et andet modul allerede sender en meddelelse. Når to moduler påbe-25 gynder en meddelelse samtidigt, skal et af dem trække sig tilbage, og i henhold til opfindelsen er det det modul, som først sender en bit på 0 svarende til kortslutning af linien, medens det andet sender en bit på 1, der gives prioritet. Prioriteten bliver således etableret på den første byte af meddelelsen. Når det sender, eller i 30 det mindste når det begynder at sende, overvåger modulet tilstanden af linien, når det sender en bit på 1. Hvis det samtidig ser, at linien tvinges til 0 af en kortslutning, betyder dette, at en anden sender har startet udsendelse, samtidig med at det selv gjorde, og det trækker sig tilbage for således ikke at forstyrre meddelelsen 35 fra senderen, som sendte O'et. Senderen, som trak sig tilbage, fortsætter med at lytte på linien for således at vide, når den bliver fri igen og for at udsende sin meddelelse på dette tidspunkt. Meddelelsen, som havde prioritet, bliver ikke forstyrret af den anden meddelelse, og det er ikke nødvendigt at gentage den, selv om

I DK 175367 B1 I

i 4 I

den er bestemt for det modul, som begyndte at sende på samme tid. I

I Styremodulerne er standardenheder, og de bliver individualiseret, I

I når de knyttes til en sensor eller aktuator ved speciel programme- I

I 5 ring. Disse programmer kan være mere eller mindre standardiserede, I

I idet det samme program kan anvendes for at alle temperatursensorerne I

I eller indbrudsdetektorerne i bygningen. Centralenheden eller styre- I

I panelet tillader,’ at hele systemet overvåges og omfatter navnlig I

I display-, indikator-, programmerings- og/eller fjernstyringsanord- I

I 10 ninger. I

I En af de væsentlige tilstande af de automatiske styrekredsløb og af I

I deres korrekte virkning er indikation af en eller anden fejl, I

I fortrinsvis før denne fejl kan påvirke korrekt drift af installa- I

I 15 tionen. For at muliggøre at et brud i totrådslinien detekteres under I

I bevarelse af driftskontinuitet, er linien i henhold til en udførel- I

I sesform for opfindelsen sløjfeforbundet ved hjælp af centralenheden, I

I som omfatter udgangsterminaler og indgangsterminaler for linien. I

I Under normal drift er linieudgangen og -indgangen parallel forbundet I

I 20 ved hjælp af en afbryder, og når en bruddetekteringsoperation finder I

I sted, bliver indgangen koblet fra udgangen og forbundet med en I

I modtager, og signalerne, som modtages på indgangen, og signalerne, I

I som ligger på linieudgangen, sammenlignes for at detektere en I

I eventuel forskel. I

I 25 I

I Ved sløjfeforbindelse af linien på centralenheden, som styrer drift I

I af styresystemet, sendes signalerne af de to ender ud på linien, og I

I en afbrydelse af.denne på et eller andet sted påvirker ikke meddel- I

I eiserne, som overføres langs totrådslinien. Tjenestekontinuitet er I

I 30 derved til sikret, men en anden fejl kan forekomme, navnlig en anden I

I afbrydelse af linien, hvilket naturligvis ville isolere de moduler, I

I som er beliggende mellem de to brud. Ved periodisk at køre en I

I bruddetekteringsprocedure indikeres et brud i almindelighed, før et I

I andet brud forekommer, hvilket muliggør, at reparationer udføres, I

I 35 før fejl på styresystemet forekommer. I

I Totrådslinien er sløjfeforbundet på centralenheden, og linieudgangen I

I og -indgangen er normalt parallel forbundet ved hjælp af en om- I

I skifter, der fordelagtigt er af den elektroniske type, som muliggør, I

5 DK 175367 B1 at signaler sendes af de to ender af linien. Med regelmæssige intervaller åbner centralenheden omskifteren, som forbinder de to ender af linien og sender et kontrolsignal til liniens udgangsterminaler. I tilfælde af kontinuitet af totrådslinien optræder dette 5 signal på indgangsterminalerne på centralenheden og sendes ved hjælp af en modtager og en optoelektronisk forbindelse til komparatoren.

Denne komparator kontrollerer identiteten af signalerne, som udsendes på linieudgangen, og af signalerne, som modtages på linieindgangen, og i tilfælde af at signaler ikke modtages på indgangen, når 10 et signal udsendes på udgangen, indikeres fejlen, der i almindelighed udgøres af en afbrydelse af en af trådene i linien. Denne kontrolprocedure køres i den normale driftscyklus af styresystemet, som ikke er forstyrret. Meddelelses- eller kontrolsignalerne kan have en passende formatering, men udførelse af kontrol operationen, 15 når en standardmeddelelse udsendes af centralenheden, ville ikke afvige fra opfindelsens omfang.

I henhold til en videreudvikling af opfindelsen kan detektering eller lokalisering af liniebruddet lettes ved successiv forespørgsel 20 af de forskellige moduler og ved aflytning af svarene fra disse. Et ikke-svar fra et af modulerne bekræfter ikke-modtagelse af meddelelsen på grund af et brud i linien ovenfor dette modul.

Bruddetekteringsanordningen gør brug af de sædvanlige bestanddele af 25 modulerne, navnlig af centralenheden, hvori det er tilstrækkeligt at indbefatte en omskifteranordning og en yderligere modtager. Disse modifikationer er særlig simple og tilvejebringer rigeligt tilstrækkelig driftssikkerhed for denne type af styresystem.

30 Modulerne kan udgøres af styreanordninger, der er indrettet til over datatransmissionsnetværket at styre andre moduler, der udgør tilknyttede fjernt beliggende aktuatorer, hvor en enkelt aktuator kan knyttes til flere styreanordninger. 1 I henhold til en videreudvikling af opfindelsen omfatter en styreanordning aktuatorstatusindikationsorganer styret af styreanordningens mikroprocessor, som overvåger de meddelelser, der udsendes over netværket og bestemmer aktuatorstatus ud fra disse meddelelser.

Disse organer udgøres fortrinsvis af lysemitterende dioder.

I DK 175367 B1 I

i 6 I

I Aktuatorens status indikeres således på hver af styreanordningerne, I

I som er knyttet til den, uanset hvor styreordren kommer fra. I

I I henhold til en videreudvikling af opfindelsen omfatter mi kropro- I

I 5 cessoren en indgang og en udgang, der er forbundet med en interface, I

I som selv er forbundet med transmissionsnetværket, idet en styreind- I

I gang modtager styre- eller målesignaler, og mindst én styreudgang på I

I aktuatorstatusindikationsorganerne. I

I 10 I en særlig udførelsesform er styreanordningen dannet af et tryk- I

I knapmodul, og mikroprocessorstyreindgangen er forbundet med en I

I spændingskilde ved hjælp af en trykknap, idet påvirkning af tryk- I

I knappen bevirker,' at en styremeddelelse sendes af mikroprocessoren I

I til den tilknyttede aktuator. I et trykknapmodul af denne art kan I

I 15 der tilvejebringes en trestill ingsvælgeromskifter, hvis kodede I

I udgange er forbundet med mikroprocessoren, idet påvirkning af I

I trykknappen resulterer i en TIL-ordre for den tilknyttede aktuator i I

I en første stilling af vælgeromskifteren, i en FRA-ordre i den anden I

I stilling og i en statusændringsordre i den tredie stilling. I

I 20 I

I I henhold til eri anden særlig udførelsesform er styreanordningen I

I dannet af et målemodul, og mikroprocessorstyreindgangen er forbundet I

I med en målesensor, idet mikroprocessoren sammenligner I

I målesensorudgangssignalerne med forud indstillede tærskelværdier og I

I 25 sender aktuatorstyreordrer i overensstemmelse med de relative I

I værdier af målesignalerne og tærskelværdierne. I

I Andre fordele og særlige træk vil fremgå nærmere af den følgende I

I beskrivelse af flere udførelsesformer ifølge opfindelsen angivet som I

I 30 ikke begrænsende eksempler og vist på tegningen, hvor I

I fig. 1 er et blokdiagram over et teknisk styringssystem ifølge I

I opfindelsen, I

I fig. 2 viser en meddelelsesbyte fra styresystemet ifølge fig. 1, I

I 35 fig. 3 meddelelser udsendt samtidigt af to forskellige moduler, I

I fig. 4 et delbillede af fig. 1, som viser strømforsyningen af en I

I sensor, I

I fig. 5 et blokdiagram over en systemstrømforsynet sensor i I

I styresystemet ifølge fig. 1, I

7 DK 175367 B1 fig. 6 en særlig udførelsesform for strømforsyningsenheden i styresystemet ifølge fig. 1, fig. 7 et blokdiagram over et teknisk bygningsstyringssystem udstyret med en liniebruddetekteringsanordning, 5 fig. 8 - en særlig udførelsesform for et trykknapmodul og fig. 9 en særlig udførelsesform for et interface for et modul ifølge fig. 8.

I fig. 1 omfatter et teknisk bygningsstyringssystem et datatrans-10 missionsnetværk med to tråde 10,12, der forbinder forskellige moduler 14,16,18 og et centralenhedsmodul 15. Modulerne 14 til 18, der naturligvis kan forefindes i et hvilket som helst antal, er placeret på forskellige steder i bygningen og udgøres f.eks. af temperatursensorer, der styrer opvarmning af bygningen, aktuatorer 15 eller kontaktorer, der styrer motorer, f.eks. til åbning og lukning af skodder eller døre, tilstedeværelses- eller indbrudsdetektorer osv. Centralenheden 15 omfatter en strømforsyningsenhed 19, som forsyner de forskellige moduler 14,16,18 via lederne 10,12. Strømforsyningsenheden udgøres af en spændingsgenerator, der leverer en 20 forud indstillet jævnspænding U, f.eks. 15 volt, og er begrænset i strøm for således at begrænse kortslutningsstrømmen i netværket 10,12 til en værdi tæt på det dobbelte af den samlede forsyningsstrøm for modulerne 14,16,18. Denne kortslutningsstrøm er f.eks. tæt ved 300 mA, men afhængigt af karakteristikkerne for styresystemet 25 kan den være betydeligt højere eller lavere. Strømbegrænsning af strømforsyningsenheden 19 opnås ved hjælp af hvilke som helst egnede organer.

En særlig udførelsesform for strømforsyningsenheden 19 er vist i 30 fig. 6. Enheden 19 omfatter en spændingsregulator 84, som forsynes af hvilke som helst egnede organer på kendt måde, og en strømbegrænser 86, der er tilsluttet efter spændingsregulatoren 84 og indrettet til at begrænse kortslutningsstrømmen til en forud indstillet værdi. Strømforsyningsenheden 10 opfører sig derfor som en 35 spændingsgenerator, der forsyner netværket med en fast jævnspænding U, så længe strømmen ikke overstiger en bestemt værdi, f.eks. 250 mA. Når netværket kortsluttes, falder den regulerede spænding pludseligt, men strømbegrænseren 86 tjener til at begrænse strømmen, således at den samlede enhed derpå fungerer som en strømgenerator.

I DK 175367 B1 I

I 8 I

I Modulerne 14,16,18 er alle identiske, og kun et af dem, nemlig I

I . modulet 16, beskrives i det følgende detaljeret. Modulet 16 er ved I

hjælp af en forbindelse 20 forbundet med lederen 10 og af en for- I

I bindel se 22 med lederen 12. Forbindelsen 20 forsyner over en diode I

I 5 24 både en forstærker 26 og en mikroprocessor 28 over en tilpas- I

I ningsenhed 30. Forbindelsen 22 er jordet ved 32, og en effektlager- I

I kondensator 34 er forbundet med udgangen på dioden 24 og med jord. I

I Forbindelsen 20 er endvidere forbundet med indgangen 36 på en I

I forstærker 26, der arbejder som en modtager, og hvis udgang er I

I 10 forbundet med en port 38 på en mikroprocessor 28. En afbryder 40, I

I f.eks. en halvleder, der er forbundet med en port 42 på mi kropro- I

cessoren 28, forbinder i den lukkede tilstand forbindelserne 20 og I

I 22 og kortslutter lederne 10 og 12. Mikroprocessoren 28 har en eller I

H flere udgange 44 og en eller flere indgange 46 til styring af I

H 15 åktuatorer, såsom fjernstyrede omskiftere, og til modtagelse af I

H målesignaler, f.eks. afgivet af sensorer. Portene 38 og 42 på I mikroprocessoren .28 er forbundet med en komparatorenhed 48, som i I hvert øjeblik sammenligner signalerne, som findes på disse to porte, og sender en kollisionssignal til en indgangsport 50 på mikropro- I 20 cessoren 28. Hvert modul 16 er i stand til at sende signaler ved lukning af omskifteren 40 og kortslutning af lederne 10,12, hvilket I bevirker klemning af linien dannet af disse to ledere og et fald i I spændingen til et lavt niveau. Modulation opnås i overensstemmelse I med den asynkrone transmissionsstandard ved standardiseret hastig- I 25 hed, hvis hviletilstand svarer til det høje forsyningsniveau af I modulerne 14,16,18. Kondensatoren 34 er i stand til at forsyne I modulet i den tid, hvor linien 10,12 er tvunget mod nul af et af modulerne 14,16,18.

I 30 Styresystemet arbejder som følger: I I hviletilstanden opretholder strømforsyningsenheden 19 linien 10,12 I på et højt spændingsniveau, f.eks. 15 volt, svarende til en 1 bit af I de digitale signaler udsendt af linien eller netværket 10,12.

I 35 Modulerne 14,16,18 forsynes åf denne linie 10,12, og kondensatorerne I 34 oplades. Overføring af en meddelelse, f.eks. af modulet 16, er I styret af dens mikroprocessor, som bringer afbryderen 40 til at I lukke for at klemme linien 10,12 og tvinge den mod en spænding tæt I på 0 volt svarende til en 0 bit. Hver meddelelse, som overføres via 9 DK 175367 B1 linien 10,12, omfatter en adresse svarende til det pågældende modul 14,16,18, og hvert modul lytter permanent efter meddelelserne, som udsendes via linien 10,12. Når mikroprocessoren 28 genkender adressen hørende til dens modul, udfører den operationerne svarende til 5 den modtagne meddelelse. Disse operationer udsendes af udgangene 44 til aktuatorerne eller sensorerne styret af modulet. Centralenhedsmodulet 15 eller styrepanelet kan overvåge drift af styresystemet og muliggøre centraliseret fjernstyring med display eller modtagelse af meddelelserne fra de forskellige moduler. I dette øjemed er cen-10 tralenheden 15 udstyret med en sender/modtager svarende til den, der findes i modulerne 14,16,18.

Hvert modul 14,16,18 overvåger linien kontinuerligt og sender kun en meddelelse, hvis linien 10,12 er fri. En bit på 0 svarende til en 15 kortslutning af linien 10,12 har prioritet over en bit på 1 svarende til modulernes strømforsyningsniveau. Ved at forhindre samtidig transmission af flere moduler forbundet af linien 10,12 undgås forringelse af meddelelserne. Når to sendere konstaterer, at linien 10,12 er fri og beslutter at sende på samme tid, forstyrrer kolli-20 sion af de to meddelelser transmissionen. Transmissionsprotokollen giver i dette tilfælde prioritet til en af meddelelserne, idet denne prioritet gives til den meddelelse, som sender den første 0 på linien, medens den anden sender en bit på 1. Dette betyder, at et modul, som sender, kontinuerligt skal overvåge status af linien, 25 navnlig når det sender en bit på 1. Hvis det på dette tidspunkt ser, at linien 10,12 er tvunget mod status 0, skyldes dette, at en anden sender er begyndt på samme tid som den selv. Den, der sender en 1 først i dette tilfælde, trækker sig tilbage for således ikke at forstyrre meddelelsen fra det modul, som samtidigt udsender et 0.

30 Modulet, som trak sig tilbage, fortsætter med at lytte på linien, og når denne er fri, sender det sin meddelelse. I fig. 3 kan det ses, at meddelelsen 52, som er afsendt af et af modulerne, sender et nulsignal 54 først, hvorimod meddelelsen 56 udsendt af et andet modul sender et højt signal 58 på samme tid. Da det sidstnævnte 35 modul først sendte et 1 signal, ophører det med at sende, og den udsendte meddelelse 60 svarer til den, der er vist ved 52. Prioritetssignalet 52 bliver ikke forstyrret af denne kollision, og det er unødvendigt at gentage det. Kollisionen detekteres af komparatoren 48, som på sine indgange modtager signalerne, der modtages på porten I DK 175367 B1 I 10 38, og signalerne udsendt af porten 42 på mikroprocessoren 28. Når komparatoren 48 detekterer en forskel mellem de modtagne og de udsendte signaler, udsender den et kollisionssignal til porten 50, og mikroprocessoren bestemmer prioriteten og beslutter om nødven- 5 digt, hvorvidt udsendelsen skal fortsætte, eller om den skal afbry- des.

Sensorerne eller aktuatorerne, der er skematisk vist ved en kontakt 62 i fig. 4, kan forsynes af transmissionslinien 10,12, i hvilket 10 tilfælde det er fordelagtigt at reducere deres effektforbrug for ikke at overdimensionere transmissionsnetværket. Kontakten 62 er på den ene side forbundet med tilpasningsenheden 30 og på den anden side over en modstand 36 til en udgang 64 på mikroprocessoren 28.

H Indgangen 46 på mikroprocessoren er forbundet med førbindelsespunk- 15 tet mellem modstanden 66 og kontakten 62. I den åbne stilling af kontakten 62 modtager indgangen 46 et nul signal, medens lukning af kontakten 62 kobler indgangen til et højere potential. Normalt ligger udgangsporten 64 på et højt potential, f.eks. +5 volt, og lukning eller åbning af kontakten 62 bevirker ikke, at der løber 20 nogen strøm, og strømforbruget i sensoren er derfor nul. Når mikro- processoren beslutter at aflæse sensoren 62, skifter den potentialet på udgangen 64 til niveau 0, hvilket bevirker, at der løber en strøm gennem modstanden 66, når kontakten 62 lukkes. Dette strømforbrug I forekommer kun i læsetiden, idet mikroprocessoren skifter udgangen 25 64 tilbage til det høje potential, så snart den har registreret I signalet, som modtages på indgangen 46. Strømforbruget bliver således mærkbart reduceret.

I Sensorerne eller aktuatorerne kan naturligvis have deres egen I 30 strømforsyningskilde, f.eks. en hjælpestrømkilde, og denne løsning I er egnet til sensorer eller aktuatorer, der arbejder sammen med det I elektriske strømforsyningsnet. Aktuatoren kan være en kontaktor, der I styrer en motor, hvis elektromagnet forsynes af strømforsyningsnet- I tet, medens den styres af energi styresystemet. Fig. 5 repræsenterer I 35 en sensor med en hjælpestrømkilde, specielt en strømmåleanordning I for et trefasenet R,S,V. En toroideformet strømtransformator I 68,70,72 er knyttet til hver fase R,S,V for at levere et signal proportionalt med strømmen, som løber i den tilsvarende faseleder.

I Signalerne, som afgives af toroiderne 68,70,72, sendes af ledere 74 11 DK 175367 B1 (tre gange to tråde) til en mikroprocessorbaseret behandlingsanordning 76. En strømforsyningsenhed 78 for behandlingsanordningen 76 modtager sin energi fra strømtransformatorerne 68,70,72 over en forbindelse 80 (seks tråde). Udgangen på behandlingsanordningen 76 5 er ved hjælp af en optoelektronisk serieforbindelse 82 forbundet med indgangen 46 på mikroprocessoren i modulet 16. Dette modul 16 sender dataene svarende til de strømme, der løber i faserne R,S,V over totrådsnetværket 10,12 til de andre moduler, som er forbundet med totrådsnetværket.

10

Signalbehandlingsenergien aftages således fra trefasenettet R,S,V, medens datatransmissionsmodulet 16 forsynes af totrådsnetværket 10,12 på den ovenfor beskrevne måde. Den optoelektroniske forbindelse 82 isolerer måledelen, der er knyttet til trefasenettet R,S,V 15 fra transmissionsdelen, som er forbundet med totrådsnetværket 10,12. Datatransmission fungerer selv i tilfælde af en svigt på nettet I R,S,V. Strømforsyningen af måleanordningen komplicerer ikke instal- I lationen og muliggør en besparelse i energien, som udsendes af I totrådsnetværket 10,12. En sensor af den type, der er vist i fig. 5, I 20 kan fjernstyre en aktuator, f.eks. beskyttelseskontaktor for en I motor, der forsynes af trefasenettet R,S,V. Målingerne og/eller I ordrerne overføres af totrådsnetværket 10,12, der udgør forbindelsen I mellem sensoren og aktuatoren.

I 25 Modulerne 14,16,18 er fortrinsvis af en standardtype, idet i ndivi - I dual i sering opnås ved udførelsen af styresystemet, navnlig når et I modul tildeles en bestemt funktion. Hvert modul programmeres til at I udføre den funktion, som tildeles det, og det gives en vis autonomi.

I Centralenheden 15 for styringssystemet indbefatter yderligere I 30 funktioner, f.eks. datadisplay eller centralisering, for at styre I hele installationen. Strømforsyningsenheden 19 kan naturligvis være I adskilt fra centralenheden 15, eller visse funktioner af centralen- I heden kan adskilles fra denne, f.eks. displayanordningen. Forbin- I delsen via et totrådsnetværk 10,12 er særlig fleksibel og muliggør, I 35 at modulerne placeres på en hvilken som helst måde i bygningen.

I I fig. 7 er linien 10,12 på udgangssiden forbundet med et par I terminaler 114 i en centralenhed 116. De modsatte ender af totråds- I linien 10,12 er forbundet med et andet par indgangsterminaler 118 på I DK 175367 B1 H centralenheden 116. Moduler 120 af samme type som modulet 16 be· skrevet under henvisning til fig. 1 er anbragt langs totrådslinien 10,12. De forskellige moduler 120 strømforsynes af en strømforsy- ningsenhed 122 hørende til centralenheden 116. De to par terminaler 5 114,118 er i centralenheden 116 forbundet af en sløjfe 124, hvori en afbryder 126, der fortrinsvis er elektronisk, er indsat for at muliggøre, at forbindelsen afbrydes. I den lukkede stilling af afbryderen 126 forsyner strømforsyningsenheden 122 totrådslinien 10,12 ved dens to ender, hvilket muliggør, at den tilsyneladende 10 elektriske resistans af linien reduceres. Centralenheden omfatter en sender/modt ager anordning af samme type som modulet 16 i fig. 1, som er parallel forbundet med strømforsyningsenheden 122, og som er i stand til at udsende og modtage meddelelserne,, der overføres på totrådslinien 10,12.

Komparatorenhedens indgang, der er forbundet med modtagerporten 38 (R) på mikroprocessoren er forbundet med en omskifter 136, der er sammenkoblet med afbryderen 126 og åbner sammen med denne for at afbryde overføringen til komparatoren og til mikroprocessoren af 20 signalerne, som modtages af forstærkeren 26 under ' afbrydelsesdetekteringsfasen svarende til åbning af afbryderen 126 og for at forbindes med en modtager 140. Modtageren 140 er forbundet med indgangsterminalerne 118, og de modtagne signaler overføres af en optoelektronisk forbindelse 142 til omskifteren 136.

Afbrydelsesdetekteringsanordningen fungerer som følger:

Under normal drift er afbryderen 126 lukket, og kontakten 136 I forbinder forstærkeren 26 med modtagerporten R. Styresystemet I 30 arbejder normalt, idet effekten leveres af enheden 122, og signa- lerne, som udsendes af centralenheden, overføres af både udgangen og indgangen på totrådslinien. Denne strømforsyning og overføring af de I to ender modificerer ikke funktionen, men muliggør tværtimod, at I tabene i totrådslinien reduceres. Med regelmæssige mellemrum kører 35 mikroprocessoren i centralenheden 116 en I linieafbrydelsesdetekteringsprocedure ved åbning af afbryderen 116 I og ved at sende en styremeddelelse ved åbning og lukning af trans- I missionsafbryderen 40. Samtidig med at afbryderen 126, som isolerer I indgangsterminalerne 118 fra udgangsterminalerne 114, åbner 13 DK 175367 B1 skifteromskifteren 136 stilling for at koble modtagelse fra modtageren 140 til modtagerporten 38 på mikroprocessoren. Overforing af disse signaler udføres af den optoelektroniske forbindelse 142 til mikroprocessorens modtagerport og til komparatorenheden, som kon-5 trolierer overensstemmelsen mellem signalerne, som udsendes på udgangsterminalerne 114, og signalerne, som modtages på indgangsterminalerne 118. Ikke-modtagelse af signalerne på indgangsterminalerne 118 svarer til en afbrydelse i linien, dvs. af en af de to tråde 10,12. Når signalerne stemmer overens, bekræftes kontinuiteten 10 af linien, og anordningen vender tilbage til den oprindelige normale driftssti 11 ing. Kontrolproceduren er relativt kort og kan køres under normal drift af styresystemet, som ikke forstyrres. Frekvensen af kontrollen afhænger tydeligvis af kvaliteten af kontrollen og af risikoen for brud på nettet eller totrådslinien 10,12.

15 Når en afbrydelse i totrådslinien 10,12 detekteres, kan det være nyttigt at lokalisere fejlen, og i henhold til en udføre!sesform for opfindelsen opnås denne lokalisering ved hjælp af meddelelser udsendt af centralenheden 116 til de forskellige moduler 120. Disse 20 forespørges efter information og skal svare, og rækkefølgen af spørgsmål og svar svarer fortrinsvis til anbringelsen af modulerne 120 langs totrådslinien 10,12. Intet svar svarer til ikke-modtagelse af meddelelsen, dvs. til en linieafbrydelse ovenfor modulet, som ikke svarede. Denne forespørgselsprocedure kan køres, når afbryderen 25 126 er åben for at undgå enhver interferens mellem signalerne, som udsendes på indgangen og på udgangen af centralenheden 116.

Afbrydelsesdetekteringsproceduren for totrådslinien og anordningen er særlig simple og velegnede til et teknisk styringssystem for en 30 bygning, hvis struktur praktisk taget ikke modificeres.

Fig. 8 viser detaljeret en styreanordning, som udgøres af et trykknapmodul 218. Modulet 218 er forbundet med netværket 10,12 og udformet til at styre en tilknyttet aktuator (ikke vist), som selv 35 er forbundet med netværket. Denne aktuator kan styres af centralenheden 15 og af flere tilknyttede styreanordninger indbefattende trykknapmodulet 218.

Modulet 218 kan f.eks. anvendes til at styre en lampe eller et I DK 175367 B1 H husholdningsapparat placeret i et andet rum i bygningen, som styres af styresystemet. I henhold til en udførelsesform for opfindelsen tilvejebringes en statusindikation af den tilknyttede aktuator på modulet 218.

Trykknapmodulet 218 omfatter en mikroprocessor 220, som har en indgangsport PI og en udgangsport P2, der af en interface 222 er forbundet med netværket. Modulet 218 kan således sende meddelelser, der overføres af netværket til den tilknyttede aktuator og overvåge ^ alle meddelelserne, som overføres af netværket.

En styreindgangsport P3 på mikroprocessoren er normalt jordet via en modstand RO. En trykknap 224 muliggør, at denne indgang P3 midler- H tidigt forbindes med modulets forsyningsspænding (5V). Lukning af I ^ trykknappen 224 resulterer i, at en meddelelse eller styreordre sendes af mikroprocessoren 220 til aktuatoren, der er knyttet til modulet.

En adresse kan tildeles modulet 218 ved hjælp af et adresseringssy- I ^ stem 226, der f.eks. udgøres af et fingerhjul. I den viste udførel- sesform forsyner adresseringssystemet, der muliggør, at dets fire udgange forbindes selektivt med forsyningsspændingen, mikroproces- soren med en kodet adresse på 4 bit. I en foretrukken udførelsesform I bliver den samme adresse tildelt en aktuator og de forskellige I 2{> styreanordningr knyttet dertil.

Meddelelsen, som udsendes af modulet 218, når trykknappen 224 aktiveres, indeholder denne adresse og indikerer således overfor I mikroprocessoren for den tilknyttede aktuator, at denne meddelelse I ^ er adresseret til den.

I En indikatorlampe 228, som kan udgøres af en lysemitterende diode, I er forbundet mellem en udgang P4 på mikroprocessoren og jord. Denne I indikatorlampe er indrettet til at angive status af aktuatoren ^ knyttet til modulet 218. Mikroprocessoren 220 i modulet 218 overvå- ger permanent de meddelelser, som udsendes over netværket. Den detekterer ved hjælp af deres adresse alle de meddelelser, der er I bestemt for den tilknyttede aktuator, og idet den således kender de I efter hinanden følgende ordrer, f.eks. TIL, FRA eller statusændring,

DK 175367 B1 I

som er adresseret til aktuatoren, udleder den deraf status af I

sidstnævnte og styrer sin udgang P4, således at indikatorlampen 228 I

giver en indikation af aktuatorstatus. Som et eksempel kan indika- I

torlampen 228 tændes, idet mikroprocessorudgangen P4 skiftes til I

5 forsyningsspændingen for at indikere TIL-status af aktuatoren, og I

slukkes, idet udgangen P4 jordes for at indikere, at indikatoren er I

FRA. I

I henhold til en anden ikke vist udførelsesform udgøres indikatoren I

10 af en tofarvet lysemitterende diode, f.eks. grøn og rød, som styres I

af mikroprocessoren på en sådan måde, at den blinker grønt, når den I

tilknyttede aktuator er TIL, og rødt, når aktuatoren er FRA. I

I den omhandlede udførelsesform omfatter trykknapmodulet 218 en I

15 vælgeromskifter 230, der muliggør, at driftsmåden for modulet I

vælges. I

Dette kan nemlig, hver gang trykknappen 224 aktiveres, sende enten I

en indkoblingsordre eller en udkoblingsordre eller en I

20 statusændringsordre til den tilknyttede aktuator via netværket. Den I

valgte driftstilstand kan forprogrammeres i mikroprocessoren. I den foretrukne udførelsesform kan den krævede driftstilstand imidlertid vælges manuelt af en operatør ved hjælp af vælgeromskifteren 230. I figuren har trestillingsvælgeromskifteren 230 to udgange, der er 25 forbundet med mikroprocessoren, og disse to udgange kan forbindes selektivt med forsyningsspændingen. I en første stilling af vælge^ romskifteren er ingen af udgangene forbundet med forsyningsspændingen. I den anden stilling af vælgeromskifteren er en første udgang forbundet med forsyningsspændingen, medens kun den anden udgang er 30 forbundet med forsyningsspændingen i den tredie stilling. Hver af stillingerne svarer til en af de tre driftstilstande, som er beskrevet tidligere.

Fig. 9 viser en særlig udførelsesform for en interface 222.

35

En spændingsdeler dannet af to modstande RI og R2, som er forbundet i serie mellem de to tråde i netværket, muliggør, at meddelelserne, som overføres over netværket, overvåges, idet det fælles punkt af modstandene er forbundet med mikroprocessorens indgang PI. En I DK 175367 B1 I 16 transistor T, hvis emitter-kollektorovergang er monteret mellem de to tråde i netværket, og hvis basis er forbundet med mikroprocesso- rens udgang P2, tilvejebringer udgangsinterface mellem mikroproces- soren og netværket. En meddelelse, som sendes af mikroprocessoren i 5 form af efter hinanden følgende impulser, der føres til transisto- rens basis, frembringer en række af kortslutninger af netværkets tråde. Netværket leverer også modulets strømforsyning: en diode D er forbundet i serie med en kondensator C mellem netværkets tråde, idet kondensatoren er parallel forbundet med en modstand R3 og en serie- 10 forbundet zenerdiode. Modulets forsyningsspænding er så til rådighed på zenerdiodens terminaler.

Statusindikation af en aktiveret aktuator er ikke begrænset til et trykknapmodul, men kan anvendes til en hvilken som helst mikropro- 15 cessorbaseret styreanordning indrettet til at styre en aktuator via et datatransmissionsnet. Styreordren kan leveres manuelt til styre- anordningen af en trykknap, en afbryder eller et hvilket som helst andet mekanisk organ, der er monteret i styreanordningen, automatisk ved sammenligning af en målt størrelse med en tærskelværdi eller ved I 20 programmering. For at give et eksempel kan en automatisk styrean- ordning være dannet af en temperatursensor omfattende en tempera- turføler, hvis målesignaler føres til styreindgangen P3 på mikro- I processoren. Denne sammenligner amplituden af disse signaler med mindst én forudbestemt tærskel og sender TIL- eller FRA-ordrer til I 25 en aktuator, der er indrettet til at åbne eller lukke en I varmeventil.

I De ovenfor beskrevne eksempler henviser kun til styreordrer af alt- I eller intet-typen, som bringer den tilknyttede aktuator til at 30 kobles til eller fra. Det samme princip kan også anvendes til I styreanordninger og til en tilknyttet aktuator, der arbejder .i I analog tilstand eller med flere driftstærskelværdier. I dette I tilfælde tilføjes et analogt signalskalleringskredsløb og en ana- I log-til-digital omsætter eller komparatorer. For at angive et 35 eksempel kan temperatursensoren sammenligne temperatursignalerne, som den modtager, med flere tærskelværdier adskilt af forud ind- I stillede intervaller og sende egnede ordrer til styring af den I tilknyttede aktuator, f.eks. lukning, fuld åbning, 60% åbning, 50% I åbning osv. I dette tilfælde skal indikatoren tilpasses for at 17 DK 175367 B1 tillade differentieret indikation af aktuatorstatus. Antallet og placeringen af lyselementerne kan tilpasses efter behov. En indikatorlampe kan muliggøre, at to statustilstande indikeres, FRA eller TIL, uden at skelne mellem statustilstandene svarende til drift med 5 reduceret hastighed. Den kan også muliggøre, at tre statustilstande indikeres, idet drift ved reduceret hastighed kan angives ved blinkning af indikatorlampen. Et antal indikatorlamper kan tilvejebringes svarende til antallet af forskellige statustilstande, som indikatoren kan antage, for således at indikere de forskellige 10 aktuatorstatustilstande nøjagtigt ved styreanordningen.

I den beskrevne udførelsesform har aktuatoren og de tilknyttede I styreanordninger den samme adresse, hvilket gør det let for de I forskellige styreanordninger at genkende de meddelelser, der er I 15 bestemt for den tilknyttede aktuator. Hver styreanordning og hver I aktuator kan imidlertid tildeles forskellig adresse. I dette til- I fælde skal hver styreanordning programmeres for således at kende I adressen på den tilhørende aktuator. Alle meddelelserne, som sendes I til aktuatoren, indeholder dens adresse, bestemmelsesadressen, og I 20 styreanordningerne programmeres til ved hjælp af denne bestemmel- I sesadresse at detektere alle de meddelelser, der er bestemt for I aktuatoren, uanset hvor de kommer fra, og kan følgelig bestemme I aktuatorens status.

I 25 I de hidtil beskrevne udførelsesformer bestemmes aktuatorens status I ud fra en analyse af de ordrer, som sendes til den, og som overføres I via netværket. Indikatoren indikerer derfor den status, som I aktuatoren normalt skulle have, eller den krævede status. Denne I status kan f.eks. i tilfælde af svigt af aktuatoren være forskellig I 30 fra den aktuelle aktuatorstatus. For at opnå en indikation af den I aktuelle aktuatorstatus kan der tilføjes en svarmeddelelse, som I sendes af aktuatoren som svar på en styreordre, og som indikerer, I hvorvidt ordren er blevet taget i betragtning eller ikke. Mikropro- I cessorerne i styreanordningerne knyttet til aktuatoren tager derpå I 35 hensyn til disse svarmeddelelser for at bestemme den aktuelle status I af aktuatoren, som indikeres i styreanordningerne.

Claims

1. Teknisk bygningsstyringssystem med flere moduler (14,16,18) placeret overalt i bygningen, navnlig sensor- og/eller 5 aktuatormoduler (16,18) og et centralenhedsmodul (14), der er indbyrdes forbundet af et symmetrisk totrådsnetværk (10,12) for binær datatransmission på asynkron måde, kendetegnet ved, at hvert modul, som omfatter en datasender og -modtager, omfatter en strømforsyningsenhed (19), der er forbundet med totrådsnetværket 10 (10,12) for at levere strøm til modulerne (14,16,18), der er for- bundet med netværket, hvilken strømforsyningsenhed (19) omfatter en spændingsgenerator med strømbegrænsning, hvor de binære data, som overføres via netværket, moduleres ved to elektriske spændingsni- veauer mellem de to tråde, idet det lave spændingsniveau svarer til 15 kortslutning af netværket af et af de moduler (14,16,18), som sender, og det høje niveau svarer til en afbrydelsesstatus af den asynkrone transmi'ssionsstandard, som muliggør, at modulerne strøm- forsynes, idet hvert modul har et energilagerorgan (34), der er tilstrækkeligt til at forsyne modulet på de tidspunkter, hvor I 20 netværket (10,12) er kortsluttet.

2. Styresystem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at cen- tralenheden (15) omfatter strømforsyningsenheden (19), idet hvert I modul (14,16,18) omfatter en styremikroprocessor (28), der er I 25 forbundet med modulets sender og modtager for således kontinuerligt at lytte efter de meddelelser,· som udsendes over totrådsnetværket (10,12) og for at forhindre en eventuel transmission, når netværket ikke er frit.

3. Styresystem ifølge krav 2, k e n d e t e g n e t ved, at hvert I modul (14,16,18) omfatter en komparator (48) til at sammenligne I signalerne, som udsendes af dets sender (42), og signalerne, som I modtages af dets modtager (26,38), hvilken komparator styrer umid- I del bar standsning af transmissionen, når det udsendte signal er på I 35 det høje niveau, og signalet, som modtages ved det lave niveau, for I således ikke at forstyrre transmissionen af modulet, som har frem- bragt det lave niveau.

4. Styresystem ifølge krav 2, kendetegnet ved, at modulet DK 175367 B1 omfatter en sensor og/eller aktuator (62), som strømforsynes af netværket (10,12), hvor mikroprocessoren (28) i modulet har en udgang (64), der er forbundet med sensoren og/eller aktuatoren for kun at forsyne denne i perioder, hvor sensoren læses, eller 5 aktuatoren styres af mikroprocessoren.

5. Styresystem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at styresystemets centralenhed (116) omfatter et par forbindelsesterminaler for forbindelse til netværksudgangen (114), et par forbindelsester-10 minaler for forbindelse til netværksindgangen (118) og en afbryder (126), som forbinder terminal parrene i parallel under normal drift og kobler dem fra hinanden i afbrydelsesdetekteringsfasen, hvor modtageren og senderen (128) i centralenheden er forbundet med udgangen (114), og hvor centralenheden omfatter en anden modtager 15 (140), der er forbundet med indgangen (118), og en komparator under normal drift sammenligner signalerne, som modtages af modtageren, med signalerne, som udsendes på udgangen, og at en deaktiveringsanordning (136) afbryder modtageren, som er forbundet med udgangen (114) fra komparatoren under 20 afbrydelsesdetekteringsfasen og forbinder den anden modtager (140) med komparatoren for således at muliggøre, at signalerne, som udsendes på udgangen, og signalerne, som modtages på indgangen, sammenlignes. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

6. Styresystem ifølge krav 5, kendetegnet ved, at cen 2 tralenheden (116), efter at en afbrydelse er blevet detekteret, 3 kører en afbrydelseslokaliseringscyklus ved successive forespørgsel 4 i forbindelsesrækkefølge af de forskellige moduler (120) til net 5 værket . 6 7

7. Styresystem ifølge krav 1, kendeteg.net ved, at det 8 omfatter et antal moduler, der udgøres af styreanordninger (218) og 9 aktuatorer, idet en enkelt aktuator kan knyttes til flere styremo 10 duler, hvor styreanordningen omfatter en mikroprocessor (220), 11 adresseringsorganer (226) indrettet til at tildele den en adresse, hvilken mikroprocessor frembringer og over netværket udsender meddelelser bestemt til at styre den tilknyttede aktuator, hvor styreanordningen omfatter aktuatorstatus, indikeringsorganer (228) styret af mikroprocessoren, som overvåger meddelelserne, der I DK 175367 B1 I I .20 I I udsendes over netværket og bestemmer aktuatorstatus ud fra disse I I meddelelser. I

8. Styresystem ifølge krav 7, kendetegnet ved, at styre- I I 5 anordningens mikroprocessor har en indgang (PI) og en udgang (P2), I I der er forbundet med en interface (222), som selv er forbundet med I I transmissionsnetværket, en styreindgang (P3), som modtager styre- I I eller målesignaler, og mindst én styreudgang (P4) for den tilknyt- I I tede aktuators statusindikeringsorganer (228). I I 10 I

9. Styresystem ifølge krav 8, kendetegnet ved, at styre- I I indgangen (P3) på styreanordningens mikroprocessor er forbundet med I I en spændingskilde' ved hjælp af en trykknap (224), idet påvirkning af I I trykknappen bevirker, at en styremeddelelse udsendes af mi kropro- I I 15 cessoren til den tilknyttede aktuator. I

10. Styresystem ifølge krav 8, kendetegnet ved, at I I styreindgangen (P3) på styreanordningens mikroprocessor er forbundet I I med en målesensor, at mikroprocessoren sammenligner målesensorens I I 20 udgangssignal med forud indstillede tærskelværdier og sender I I aktuatorstyreordrer i overensstemmelse med de relative værdier af I I målesignalerne og tærskelværdierne. I

11. Styresystem ifølge krav 7, kendetegnet ved, at en I I 25 enkelt adresse er tildelt en aktuator og alle styreanordningerne I I knyttet dertil. I

12. Styresystem ifølge krav 7, kendetegnet ved, at I I aktuatorstatusi ndikeringsorganerne (228) udgøres af lysemitterende I I 30 dioder. I I 35 I