EP0257576A2 - Method and apparatus for avoiding failures caused by contacts-welding in heating and cooling systems - Google Patents
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- EP0257576A2 EP0257576A2 EP87112143A EP87112143A EP0257576A2 EP 0257576 A2 EP0257576 A2 EP 0257576A2 EP 87112143 A EP87112143 A EP 87112143A EP 87112143 A EP87112143 A EP 87112143A EP 0257576 A2 EP0257576 A2 EP 0257576A2
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Classifications
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-
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- H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
- H01H3/001—Means for preventing or breaking contact-welding
Definitions
- the invention is in the field of security technology and relates to a method and a device according to the preambles of claims 1 and 8.
- a control device for switching the compressor on and off at certain times.
- this control device can essentially only contain one thermostat and one relay or, in more sophisticated systems, multiple relays or, more recently, programmable microcomputers. Regardless of the complexity of the system, however, electromagnetic or electronic relays or semiconductor switches are used to switch the power supply from the power supply to the compressor on and off.
- Another variant of such a safety device uses an interruption switch which interrupts all current paths of the compressor motor as soon as very high pressures, temperatures or currents occur. While this type of device is effective, it is very expensive, increasing the overall cost of the system in which it is used.
- the invention relates to a method for monitoring a heating and cooling system with a compressor and a changeover valve, certain system parameters being monitored during normal operation of the system in order to be able to determine the conditions for switching off the compressor.
- the compressor is monitored to determine whether it has not yet switched off when these conditions occur, which suggests a contact welding error and initiates a safety operating mode if such a contact welding error is present.
- This safety operating mode includes a periodic switching of the state of the switching valve, whereby the system between a heating and Cooling mode is switched so that the compressor is permanently loaded until a manual correction is made.
- FIG. 1 which corresponds to FIG. 1 of the above-mentioned patent, an air coil 10 outside the system can be seen with a fan 11 which directs the outside air into and through the coil.
- This coil 10 is a conventional air-cooled heat exchanger as it is manufactured by various companies in the HVAC sector. In the system shown, this heat exchanger is arranged locally and thermodynamically in the usual way.
- the arrangement which is to be heated and cooled by means of the system is indicated by a dash-dotted line 12 which schematically delimits this arrangement.
- One connection of the coil 10 is connected to a tube 13 which leads into this arrangement and into a module referred to below as the generator module 14, all elements of this module in the present system being in a single housing.
- the tube 13 is connected to a conventional thermostatic control valve 16.
- the control valve is followed by a filter drier 17, a collecting vessel 18 and the connection of the cooling side of a water-cooled heat exchanger HX-1 in the following order.
- the other connection of the cooling side of the heat exchanger HX-1 is via a line 19 with a conventional one. only shown schematically here, 4-way switch valve 20, which can have two states.
- This valve 20 is preferably a solenoid actuated and software controlled valve according to the above-mentioned patent.
- the valve 20 is shown in the state of the cooling mode, in which the line 19 is connected via the valve to a line 21 which leads to a pressure accumulator 22, the other side of which leads to the suction side of a conventional compressor 24.
- the compressor is in the usual way with a crankcase heater 26 Mistake.
- the output of the compressor 24 is connected by means of a line 27 to the cooling side of a water-cooled heat exchanger HX-2, the other connection of which is connected to the changeover valve 20 via a line 29.
- line 29 is connected to line 30, which leads back to the second connection of the outside air coil.
- the line 29 is connected to the line 19 and the line 21 to the line 30 in the heating mode.
- the water circuit which is connected to the water connection side of the heat exchanger HX-1 contains, in series, a pump P1, an interior coil 32 and a cooling or heating water storage tank S1, these elements being connected to one another by corresponding lines.
- the indoor coil 32 is provided with a fan or blower 34 which directs the air through the heat exchanger 32 and over its coils, thereby causing a sufficient heat exchange between the water and the air and conditioning the interior.
- the water circuit side of the heat exchanger HX-2 contains a pump P2, which connects to this and leads the supplied water via the water circuit side of the heat exchanger HX-2 into the lowest area of an associated hot water storage tank S2.
- the other side of the water coil of the heat exchanger HX-2 is connected to an ordinary water line connection and a line 36 which leads to the bottom of the tank S2.
- a hot water overflow 37 At the upper end of the container S2 there is a hot water overflow 37, which is connected to the hot water supply line 39 via a mixing valve 38.
- the Lei device 36 is also connected to the starter valve, so that the required mixture between hot and tap water is carried out by means of the valve and hot water is available at the desired temperature at the outlet.
- the tanks S1 and S2 also have, as shown schematically in FIG. 1, resistance heating elements 40, 42, so that, under appropriate conditions, additional energy can be supplied to the system in order to heat the water in one or both tanks.
- the heating element 40 preferably has two heating elements connected in parallel.
- the heat exchanger HX-2 is arranged at the outlet or the pressure side of the compressor 24, so that it can be supplied at any time with the cooling medium brought to a higher temperature in order to close the water in the tank S2 during the heating or cooling mode heat or, if desired, heat or cool when the system is out of operation.
- the containers S1 and S2 are preferably 120 gallons of hot water tanks, the container S1 being provided with two 4.5 kW heating elements and the container S2 being provided with a 4.5 kW heating element.
- the control software of this system controls the compressor, pumps and fans so that the storage tank is brought to the desired temperature outside of the peak power consumption times, ie the liquid contained therein is heated or cooled depending on the position of a switch on the control console 44 this allows the system to use the memory to heat or cool the environment during peak periods, minimizing the compressor on time during these peak periods.
- the software can, for example be contained in a device controller 45, which are connected to the various elements of the system, including the control console 44 and a plurality of temperature sensors, which are shown in FIG. 1 by circled capital letters. These sensors are of great importance for the various control mechanisms made possible by the system.
- the sensor C for measuring the outlet temperature of the compressor 24 (t_dis); the sensor B for measuring the temperature of the liquid distributor of the outside air spiral 10 (t_liq), which represents the evaporating temperature during the heating mode and the outflow temperature of the liquid during the cooling mode; and the sensor G, which measures the temperature of the ambient air (t_amb) at the input of the heat exchanger 10.
- FIG. 1A shows a functional block diagram of the device of the system according to FIG. 1, the functional blocks which form the device controller 45 and the sensors being shown in somewhat more detail and illustrating the relationship between the software parts contained therein.
- the microprocessor subsystem 50 is bidirectionally connected to the data bus 52 and has outputs to an address bus 54 and a microprocessor control bus 56.
- the subsystem 50 also contains interrupt inputs via the line 58.
- a program memory 60 for example a disk drive with a Disk drive controller is provided so that the program for controlling the system can be stored on a hard disk or floppy disk or the program is stored in a corresponding chip, for example a ROM.
- the program memory receives data, addresses, microprocessor control and input-output control input signals and provides data and interrupt output signals.
- An I / O address, decode and monitor unit 64 also receives address, data and microprocessor control input signals and provides data and I / O control signals.
- the system signal inputs are connected to sensors that indicate the energy supplied to the space conditioned by the system, as well as to temperature sensors A, B, C, D, F, G, and H that measure the temperature at different locations in the system. These sensors are described in somewhat more detail in connection with Figures 1 and 5 of U.S. Patent 4,645,908.
- the energy is measured by means of current sensors 88 and 89 and voltage measuring transformers 103 and 104, which are coupled to the main supply lines, for example from the main supply switchboard 66, which are connected to the supply and the main measuring instrument 68, which measures the energy supplied to the arrangement for billing purposes , connected is.
- a signal 69 from this measuring instrument indicates when the measured values are high during an "on peak" interval.
- signal conditioning circuitry 70 which converts the signals into a desired, analog form (except for the main meter signal, which is digital) and adjusts them to an appropriate amplitude.
- the outputs of the signal conditioning circuit 70 are fed to an analog multiplexer circuit 72, the signal outputs of which lead to an analog / digital converter circuit 74.
- a universal control logic unit 76 is also with the I / O control lines, address lines, the data bus and the micropro Processor control bus connected to perform various monitoring functions. This unit receives and delivers peripheral, local control signals (LPC) from or to a discrete, digital input unit 78 and a control output unit 80.
- LPC peripheral, local control signals
- the control output unit 80 provides supply control values for various measuring devices and valves, including the outside air fan 11, the four-way switch valve 20, the compressor 24, the indoor fan 34, the heating elements 40 and 42, and the pumps P1 and P2 . They control both the digital interface and the optical isolation (e.g. optocoupler), the relay coil drive and the power control relay.
- various measuring devices and valves including the outside air fan 11, the four-way switch valve 20, the compressor 24, the indoor fan 34, the heating elements 40 and 42, and the pumps P1 and P2 . They control both the digital interface and the optical isolation (e.g. optocoupler), the relay coil drive and the power control relay.
- control output unit 80 and the program memory 60, which interact with the microprocessor subsystem 50 and the universal control logic unit 76.
- the control output unit 80 contains the electronic - or other relays which control the KomPressor and therefore contain the "contacts", be they semiconductors or others, which must be monitored by the program. Likewise, sensors B, C and G are monitored as mentioned above.
- the microprocessor subsystem which contains the microprocessor and the microcontroller, ROM, RAM, system clock and the time circuit, the interrupt controller, the system control circuit, and the address data and control buffers carry out the current process, with the program in the program storage unit 60 is stored.
- FIGS. 2 to 4 show a simplified flowchart of a program for executing the method, which determines whether a safety mode should be initialized, thereby indicating the existence of a contact welding error.
- switching to safety mode means that normal operating conditions are disregarded and the system is controlled in such a way that the conditions causing this safety mode can be taken into account.
- the procedure is explained in more detail using a program written in the C programming language and the printout of which is given in Appendix I.
- the method consists in monitoring certain parameters of the system during operation in order to be able to determine whether conditions occur which indicate the occurrence of a contact weld. For this purpose, three temperatures are measured, which serve to determine whether such a system condition exists. If the temperatures are as expected under normal operating conditions, no safety measure is taken. If, on the other hand, conditions are determined which should not occur, a safety mode for "saving the compressor" is initialized.
- the conditions for switching between normal operation and safety mode are briefly outlined below.
- the individual modules which are part of the control software for the system in FIG. 1, are arranged in such a way that their function NEN are essentially independent of each other.
- Each module fulfills its own task and generates a corresponding output after a certain time, ie periodically. Regardless of whether this output is required or is ignored, the module performs its function again in the following period.
- the output can consist of a calculation result that is used in other modules or a trigger signal for a specific action. This action can consist, for example, of activating a hardware element or triggering security mode.
- the modules do not send an execution command themselves, but only report a corresponding request signal. It is quite possible that several modules want to activate a certain element of the device at the same time. In addition, it can e.g. it can happen that two modules send contradicting signals at the same time, which can have different reasons. For example, it is possible for one module to determine an internal temperature, which should actually result in the compressor being switched on so that it cools the room, but another module for determining that the room can be adequately cooled from the storage tank S1 using cold water and the compressor should not be switched on because a high electricity tariff applies at this time of day.
- REDUCTION determines and filters out the one to be taken into account in the case of a plurality of signals.
- a switch-off signal usually has higher priority than a switch-on signal and request signals for activating the safety mode are taken into account first, since they indicate potential dangerous situations.
- SEQUENCER The module receives the filtered output signal of the REDUCTION module and sends the current signal, which switches the corresponding hardware elements on or off, according to a defined priority order. Since the present program ensures that the safety mode is switched on when the corresponding conditions occur, its output is recognized by the REDUCTION and SEQUENCER module and processed within the same or the following period in such a way that the safety mode is switched over.
- the three temperatures to be measured already mentioned above i.e.
- the initial temperature at the compressor (t_dis), the external ambient temperature (t_amb) and the temperature of the liquid coolant in the outside air coil (t_liq) are identified with capital letters, for example as TLIQ, TDIS, TAMB, if they are to cause changes in the system .
- the calculation or measurement period is e.g. Four seconds and the various system temperatures are accordingly fed to these modules on a regular basis.
- various values such as the upper and lower values of t_liq of the last 16 periods and the average temperature TLIQ are calculated and / or saved.
- the occurrence of certain events or certain signals is recorded and logged, e.g. switching the compressor on and off or changing the status of the changeover valve.
- the first step is to determine whether the time period since the start of the overall system is less than 8 seconds (A *). If this is the case, this indicates that the system is in the special state of the start phase. It can be done that no contact welds occur and that no safety precautions need to be taken (B).
- the software is aligned with regard to three different time phases. During normal operation, the cycles last approximately 4 seconds each. During the start-up, two different types of phases can be distinguished, which are also treated differently. The first, which lasts approximately 4 to 8 seconds, is called phase 1 and is followed by the so-called initialization phases. A sequence of such initialization phases follows this phase 1 for a period of approximately five minutes during which additional further system initialization procedures take place. If it is determined that the system is in an initialization phase (E1) and less than 12 seconds (E2) have passed since the restart, it is necessary to determine some initialization values for the execution of the program.
- E1 initialization phase
- E2 12 seconds
- the output temperature of the compressor is set equal to the current output temperature and t_liq to the current liquid temperature (F).
- pumps P1 and P2 are switched on by means of request signals from the system and the switchover valve is deactivated, so that the valve is switched to heating or cooling mode.
- the switch valve mode will open Zero and the timeout flag set to zero.
- the time-out flag is used to check the time to ensure that the system has not overlooked or passed over any dangerous situation. An interval of 10 minutes after switching off the compressor is decisive. If the initial temperature is less than 110 ° F after this interval, it can be assumed that something has been overlooked. This will be determined at a later date.
- a safety flag is set.
- a set of conditions that enable this flag assumes the system is in cooling mode (G1-G6).
- the program checks whether TDIS is greater than 140 ° F (all temperatures are given here in Fahrenheit); whether TDIS is at least as high as the measured start temperature t_dis minus 10 °; whether TLIQ is at least 20 ° lower than the ambient temperature and also at least as high as the start temperature t_dis minus 10 °; and whether the ambient temperature is above 50 °. If all of these conditions are met, a flag is set (I) as this indicates a serious danger to the compressor.
- the system is in heating mode (H1-H6); is TDIS greater than 140 ° and greater than t_dis at start-up minus 10 °; and if TLIQ is at an ambient temperature of 50 ° or less, less than 15 ° below the ambient temperature and less than 5 ° below t_liq when starting up, the compressor is at risk and the safety flag is set (I, J *, K , L).
- the program then checks the conditions in order to delete registers that still contain switch-on or switch-off data. If more than 4 minutes have passed since the start-up and TDIS is less than 130 ° (M1, M2, M3), the compressor is either not connected or there is not enough coolant in the system. In both cases, it is not necessary to set a safety flag, so that both the register for the switch-on signal and the register for the switch-off signal intended to avoid contact welding errors are set to zero (Qa, Qb).
- a crisis entry flag is set to TRUE and the safety mode is switched on depending on the position of the switch on the HOC 44 control panel protect the compressor in both heating and cooling modes (R, S *, T, U).
- the program sets a request signal for switching on the pump P1 if the system is in the normal operating phase, has been switched on for more than 7 minutes and 4 seconds and if the compressor is switched on (V *, W). If less than 5 minutes have passed since the last request signal for a status change of the compressor or the changeover valve, the upper and lower liquid temperature are stored in the system according to the temperature TLIQ at this time (X *, Y *, Za, Zb). If the cooling mode is set on the HOC control console or if there is a request signal for switching off the cooling mode (AA1, AA2, BB1, BB2), the program delivers a request signal for switching on the changeover valve (CC). If the stored upper liquid temperature is below the current value of TLIQ, the upper temperature t_liq is set to this current value (DD *, EE).
- the changeover valve is set to cooling accordingly (FF *, GG).
- the upper temperature TLIQ is set to the calculated average temperature TLIQ (HH *, II). In other words, the former is reset every 15 minutes during the operation of the compressor.
- the cooling switch since it is possible that the cooling switch is switched so that the changeover valve is in heating mode, it should be switched to defrost (JJ, KK). Otherwise the changeover valve must be switched off. Logic must be used here to ensure that any data bit that would require the switching valve to be switched off is deleted. The corresponding data word requiring switching off is therefore masked in order to remove this bit.
- the lower temperature t_liq is set to TLIQ (MM *, NN).
- the changeover valve is switched to recuperation mode (OO *, PP). Otherwise, the program branches to heating or "valve off” mode as standard and the changeover valve mode is set to "heating" (QQ). If more than 30 minutes have passed since the last change of the valve position and the compressor was switched on for a time period that corresponds to an integer multiple of 15 minutes, the lower value of t_liq is set to the average value TLIQ (RR1, RR2, SS ).
- the compressor To go to the next program section, the compressor must be switched off, i.e. it must have received a switch-off signal generated by the SEQUENCER (i.e. the FALSE output value of V *).
- the routine checks when the compressor has been switched off. If the time period since switching off is less than two time periods, the time barrier flag is deleted (false) and the temperature t_dis is estimated at the current value of TDIS, or assumed at this value (TT *, UU).
- the changeover valve is in heating mode (WW *)
- the compressor output temperature is higher than the temperature t_dis at the time of switching off minus 10 ° and if TLIQ is more than 5 ° below the lower temperature t_liq
- the contact welding safety mode is switched on and the crisis entry flag is set to TRUE (XX1, XX2, YY). If the output temperature has dropped by 10 ° or more and if the liquid temperature is higher than the lower temperature t_liq, the safety mode is not switched on (ZZ1, ZZ2, AAA).
- the contact welding safety mode is switched on and the crisis entry flag is set to TRUE if the changeover valve is in cooling mode (BBB *), the compressor outlet temperature is above the temperature t_dis at the time of switching off minus 10 ° and if TLIQ is at least 5 ° lies above the higher temperature t_liq (CC1, CC2, DDO). If the output temperature has dropped by 10 ° or more and if the liquid temperature is below the upper temperature t_liq, no safety mode is set (EE1, EE2, FFF).
- the changeover valve is in defrost mode (GGG *)
- the compressor outlet temperature is 2 ° or more above the temperature t_dis when switched off
- the liquid temperature is 10 ° or more above the stored value of the upper temperature t_liq and if t_liq is greater than Is 45 °
- the safety mode is switched on (HHH1-3, III). If the output temperature is at least 20 ° below the switch-off temperature, no safety mode is set (YYY *, KKK).
- TDIS is above the switch-off temperature minus 10 °
- TLIQ is more than 15 ° below the stored lower temperature and has been more than 5 minutes since the compressor status changed
- the security mode is set (MMM1-3, NNN).
- the safety mode is not set (OOO *, PPP).
- the compressor and the changeover valve are brought into an operating mode in which the valve position is switched over at regular intervals.
- This is a normal, time-dependent switching function, which ensures that the compressor remains permanently loaded and therefore no extreme temperatures and pressure conditions can occur, which could lead to self-destruction of the compressor.
- the changeover valve is continuously switched over until the system is switched off manually.
- the program for the "compressor rescue" routine follows on from the "contact welding protection” routine. Because of the brevity and simplicity of this routine, no flowchart is provided.
- the main purpose of this "compressor rescue” routine is to recognize the crisis entry flag and control the system so that the compressor remains permanently loaded. In the present system, a load is maintained by alternately heating and cooling the space schematically delimited by line 12. This could also be done by alternately heating and cooling the storage tank S1 or, in another system, also by means of other loads. It will have been found that the printed program is designed for the conditioning of the memory and has been written with this in mind. The corresponding terms have been modified to refer to airspace.
- the crisis entry flag and the security flag are checked in the SEQUENCER module described above. If the flag is set, this routine is implemented. If the flag is set to "1", the system is placed in a "room conditioning" mode, i.e. either heated or cooled. First of all, this routine checks the state of the system. The heating mode is assumed as standard; the "contact welding safety" routine then checks whether there is defrosting or heating. The reason for this is that you first want to bring the system into the opposite state to the state immediately preceding it. If the system was in defrost mode, the coil must continue to be defrosted by energizing the coil. If the system was in heating mode, the storage tank and airspace were probably hot, so cooling should begin.
- the next program instruction containing a condition sets the device contacts. If the system is put in cooling mode all elements, including pumps P1 and P2, the outside fan, the changeover valve and the inside fan, are switched to cooling. It should be noted that the compressor does not have to be activated since it is either already switched on, which is the reason for executing this routine, or there is an error otherwise. In both cases, it is not desirable for the compressor to be activated.
- the program section initiated by "else" corresponds to the heating mode.
- Certain cooling and heating limits are set for this routine. The following part of the routine checks whether these limits have been exceeded in one direction or the other. If the temperature TRETA of the return air is equal to or lower than the value set on the HOC control panel minus 5 °, or if it is below 65 °, the heating mode is switched over and the device contacts are switched accordingly. In a similar way, starting from the heating mode, the air is only heated to 78 ° or up to 5 ° above the control console value HOC, the lower of these values being decisive.
- a digital output word is formed by building up "high byte” and “low byte” segments. Each word is 16 bits long and is captured as part of the digital system output.
- the crisis entry flag is then set to 2. Note that after a complete system reset, the system will no longer return to the "Contact Welding Safety Mode” routine once it has run through the "Compressor Rescue” routine.
Abstract
Die Erfindung betrifft ein bidirektionales Wärmeaustausch-System mit einem Umschaltventil (20) und einem Kompressor (24) sowie einer Kompressor-Überwachungsvorrichtung (45, 80) zur Feststellung von durch Kontaktschweissungs-Fehler verursachten Störungen. Das System wird überwacht, um festzustellen, ob der Kompressor trotz Signalen des Kontrollsystems, welche ein Abschalten des Kompressors bedingen würden, weiterläuft. Tritt ein solcher Zustand ein, so wird ein Sicherheits-Betriebsmodus initialisiert, der bewirkt, dass der Kompressor belastet und vor einer Selbstzerstörung bewahrt bleibt. Vorzugsweise geschieht dies durch ein kontinuierliches Umschalten des Zustandes des Umschaltventiles.The invention relates to a bidirectional heat exchange system with a changeover valve (20) and a compressor (24) and a compressor monitoring device (45, 80) for determining faults caused by contact welding faults. The system is monitored to determine if the compressor continues to operate despite signals from the control system that would cause the compressor to shut down. If such a condition occurs, a safety operating mode is initialized, which causes the compressor to be loaded and to be prevented from self-destruction. This is preferably done by continuously switching the state of the switch valve.
Description
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Sicherheitstechnik und bezieht sich auf eine Verfahren und eine Vorrichtung gemäss den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 8.The invention is in the field of security technology and relates to a method and a device according to the preambles of
In allen Systemen, welche einen Kompressor zum Komprimieren eines Kühlmittels verwenden, ist für das Ein- und Ausschalten des Kompressors zu bestimmten Zeiten ein Kontrollgerät vorhanden. Dieses Kontrollgerät kann in einfachsten Ausführungen im wesentlichen nur einen Thermostaten und ein Relais oder bei ausgereifteren Systemen Mehrfach-Relais oder neuerdings auch programmierbare Mikrocomputer enthalten. Unabhängig von der Komplexität des Systems werden jedoch elektromagnetische - oder elektronische Relais bzw. Halbleiterschalter eingesetzt um die Stromzuführung von der Energieversorgung zum Kompressor ein- und auszuschalten.In all systems that use a compressor to compress a coolant, a control device is provided for switching the compressor on and off at certain times. In its simplest versions, this control device can essentially only contain one thermostat and one relay or, in more sophisticated systems, multiple relays or, more recently, programmable microcomputers. Regardless of the complexity of the system, however, electromagnetic or electronic relays or semiconductor switches are used to switch the power supply from the power supply to the compressor on and off.
Es ist bekannt, dass bei elektromagnetischen Relais Fehler oder Defekte durch Kontaktschweissungen auftreten können. Dieses Phänomen tritt auf, wenn beim Öffnen der Relais-Kontakte eine Stromspitze auftritt. Dabei kann genügend Wärme erzeugt werden, um die Kontakte zu schmelzen und diese im geschlossenen Zustand miteinan der zu verschweissen. Es ist offensichtlich, dass dann das Relais seine Steuerfunktion über den Prozess verliert und der Kompressor aufgrund dieser Kontaktschweissung unbesehen einer entsprechenden Notwendigkeit weiterläuft. Üblicherweise ist der Kompressor nach dem Verschweissen der Kontakte nicht belastet, so dass er bis zu seiner Zerstörung weiterläuft, sofern nicht Sicherheits-Vorrichtungen vorgesehen werden. Diese Art von Fehlern wird auch dann mit der üblichen Bezeichnung "Kontaktschweissung" bezeichnet, wenn es sich um ein e1ektronisches Kontrollsystem mit Halbleitern handelt und keine Kontakte im eigentlichen Sinn vorhanden sind. Bei solchen elektronischen Relais treten wie bei mechanischen Relais ähnliche Fehler auf, indem sich innerhalb des elektronischen Relais ein Strompfad mit sehr kleinem Widerstand bildet und dadurch ein unkontrollierter Strom zum Kompressor fliesst.It is known that errors or defects due to contact welding can occur with electromagnetic relays. This phenomenon occurs when a current spike occurs when opening the relay contacts. Enough heat can be generated to melt the contacts and to close them together when closed the one to weld. It is obvious that the relay then loses its control function via the process and the compressor continues to run due to this contact welding, regardless of a corresponding necessity. Usually, the compressor is not loaded after the contacts have been welded, so that it continues to run until it is destroyed, unless safety devices are provided. This type of error is also referred to as "contact welding" if it is an electronic control system with semiconductors and there are no contacts in the actual sense. Similar errors occur in such electronic relays as in mechanical relays, in that a current path with a very small resistance forms within the electronic relay and an uncontrolled current flows to the compressor.
Die unter diesen Umständen herbeigeführte Zerstörung des Kompressors kann sich verheerend auswirken. Sowohl der Druck als auch die Temperaturen im Kompressor sind vielfach ziemlich hoch. Bei einem Versagen des Systems kann in der Folge eine Explosion auftreten, die sowohl Personen als auch Einrichtungen, die sich in der Nähe befinden, erheblich gefährdet. Aus diesem Grunde ist es üblich, bei solchen Systemen Sicherheits-Vorrichtungen, wie beispielsweise ein Kugelventil vorzusehen. Letzteres kann in das Gehäuse des Kompressors eingebaut werden und bildet so eine Ausweichleitung für die Flüssigkeit. Dadurch kann beim Auftreten einer Kontaktschweissung eine Reduktion der allfälligen hohen Druckdifferenz erreicht werden. Diese Massnahme führt wohl zu einem Schutz gegen gefährliche Explosionen, vermag jedoch den Kompressor selber nicht vor einer Beschädigung zu bewahren, da dieser weiterläuft und normalerweise in der Folge zerstört wird.The destruction of the compressor caused under these circumstances can be devastating. Both the pressure and the temperatures in the compressor are often quite high. Failure of the system can result in an explosion that significantly endangers both people and nearby facilities. For this reason it is common to provide safety devices such as a ball valve in such systems. The latter can be installed in the housing of the compressor and thus forms an escape line for the liquid. As a result, a reduction in the possible high pressure difference can be achieved when contact welding occurs. This measure leads to protection against dangerous explosions, but cannot protect the compressor itself from damage, since it continues to run and is normally destroyed as a result.
Eine weitere Variante einer solche Sicherheits-Vorrichtung verwendet einen Unterbrechungsschalter, welcher alle Strompfade des Kompressor-Motores unterbricht sobald sehr hohe Drücke, Temperaturen oder Stromstärken auftreten. Wohl ist dieser Typ von Vorrichtungen wirksam, doch mit grossen Kosten verbunden, so dass die Gesamtkosten des Systems, in welchem sie eingesetzt werden, erhöht.Another variant of such a safety device uses an interruption switch which interrupts all current paths of the compressor motor as soon as very high pressures, temperatures or currents occur. While this type of device is effective, it is very expensive, increasing the overall cost of the system in which it is used.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das den Kompressor in einem Heiz- oder Kühlsystem beim Auftreten von Kontaktschweissungs-Fehlern schützt und den Systemzustand derart überprüft, dass das Auftreten einer Kontakt-Schweissung festgestellt werden kann, bevor die System-Einrichtungen beschädigt und in solchen Fällen das System in der Folge so gesteuert wird, dass der Kompressor vor einem verhängnisvollen Defekt bewahrt wird.It is an object of the invention to provide a method which protects the compressor in a heating or cooling system when contact welding faults occur and checks the system state in such a way that the occurrence of a contact welding can be determined before the system devices are damaged and in such cases the system is subsequently controlled so that the compressor is saved from a fatal defect.
Es ist des weiteren Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Durchführung des Verfahrens erlaubt, geringe Herstellungskosten aufweist und ein hohes Mass an Sicherheit gewährleistet.It is a further object of the invention to provide a device which allows the method to be carried out, has low manufacturing costs and ensures a high degree of safety.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Heiz-und Kühlsystems mit einem Kompressor und einem Umschaltventil, wobei während dem normalen Betrieb des Systems bestimmte System-Parameter überwacht werden um die Bedingungen für das Abschalten des Kompressors feststellen zu können. Der Kompressor wird überwacht um festzustellen, ob er beim Eintreten dieser Bedingungen noch nicht abgestellt hat was auf einen Kontaktschweissungs Fehler schliessen lässt und einen Sicherheits-Betriebsmodus einleitet sofern ein solcher Kontaktschweissungs-Fehler vorliegt. Dieser Sicherheits-Betriebsmodus beinhaltet ein periodisches Umschalten des Zustandes des Umschaltventiles, wodurch das System zwischen einem Heiz- und Kühlbetrieb umgeschaltet wird, so dass der Kompressor bis zur Vornahme einer manuellen Korrektur permanent belastet wird.The invention relates to a method for monitoring a heating and cooling system with a compressor and a changeover valve, certain system parameters being monitored during normal operation of the system in order to be able to determine the conditions for switching off the compressor. The compressor is monitored to determine whether it has not yet switched off when these conditions occur, which suggests a contact welding error and initiates a safety operating mode if such a contact welding error is present. This safety operating mode includes a periodic switching of the state of the switching valve, whereby the system between a heating and Cooling mode is switched so that the compressor is permanently loaded until a manual correction is made.
Anhand der folgenden Figuren ist das erfindungsgemässe Verfahren sowie ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens näher beschrieben.
- Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Heiz- und Kühlsystems, in welchem das erfindungsgemässe Verfahren angewendet wird
- Fig. 1A zeigt ein funktionales Blockdiagramm des Systems
- Fig. 2. 3, 4 zeigen jeweils einen Teil eines Flussdiagramms, das insgesamt die Verfahrensschritte eines Beispiels des Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung illustriert
- 1 shows a schematic block diagram of a heating and cooling system in which the method according to the invention is used
- Figure 1A shows a functional block diagram of the system
- 2. 3, 4 each show a part of a flowchart which overall illustrates the method steps of an example of the method according to the present invention
Der Fachmann wird aus der folgenden Beschreibung leicht erkennen, dass das erfindungsgemässe Verfahren auf verschiedenste Weise unter Verwendung einer speziellen Kontrollschaltung für das Feststellen eines Kontaktschweissungs-Fehlers und ein entsprechendes, im folgenden näher beschriebenes Steuern des Kompressorbetriebes eingesetzt werden kann. Die effizientiste und bevorzugte Ausführung besteht darin, das Verfahren in das bereits vorhandene Software-Steuersystem der Heiz- bzw. Kühlvorrichtung zu integrieren. Das Verfahren wird beispielshaft anhand eines vorbekannten Systems erläutert. welches im US-Patent Nr. 4,645,908 vom 24. Februar 1987, Richard D. Jones, beschrieben ist und auf dessen gesamten Inhalt hier vollumfänglich Bezug genommen wird.The person skilled in the art will readily recognize from the following description that the method according to the invention can be used in a wide variety of ways using a special control circuit for determining a contact welding fault and correspondingly controlling the compressor operation, which is described in more detail below. The most efficient and preferred embodiment is to integrate the method into the existing software control system of the heating or cooling device. The method is explained using an example of a previously known system. which is described in U.S. Patent No. 4,645,908 issued February 24, 1987 to Richard D. Jones and the entire contents of which are incorporated herein by reference.
In Figur 1, welche der Figur 1 des obenerwähnten Patentes entspricht, ist eine ausserhalb des Systems liegende Luftspule 10 mit einem Ventilator 11 erkennbar, welcher die Aussenluft in und durch die Spule leitet. Diese Spule 10 ist ein konventioneller luftgekühlter Wärmeaustauscher wie er durch verschiedene Firmen im HVAC-Bereich hergestellt wird. Im dargestellten System ist dieser Wärmeaustauscher örtlich und thermodynamisch in üblicher Weise angeordnet.In FIG. 1, which corresponds to FIG. 1 of the above-mentioned patent, an
Die Anordnung, welche mittels des Systems geheizt und gekühlt werden soll, ist durch eine strichpunktierte Linie 12 angedeutetet, die schematisch diese Anordnung abgrenzt. Der eine Anschluss der Spule 10 ist mit einem Rohr 13 verbunden, welches in diese Anordnung und in ein im folgenden als Generatormodul 14 bezeichnete Modul führt, wobei alle Elemente dieses Moduls im vorliegenden System in einem einzigen Gehäuse liegen. Das Rohr 13 ist mit einem konventionellen thermostatischen Regelventil 16 verbunden. Dem Regelventil sind in folgender Reihenfolge eine Filter-Trockner 17, ein Auffanggefäss 18 und der eine Anschluss der Kühl-Seite eines wassergekühlten Wärmeaustauschers HX-1 nachgeschaltet. Der andere Anschluss der Kühl-Seite des Wärmeaustauschers HX-1 ist über eine Leitung 19 mit einem konventionellen. hier nur schematisch dargestellten, 4-Weg Umschaltventil 20, das zwei Zustände aufweisen kann, verbunden. Dieses Ventil 20 ist vorzugsweise ein mittels einem Elektromagneten betätigbares und Software-gesteuertes Ventil entsprechend dem obenerwähnten Patent.The arrangement which is to be heated and cooled by means of the system is indicated by a dash-dotted
Das Ventil 20 ist im Zustand des Kühlmodus dargestellt, bei welchem die Leitung 19 über das Ventil mit einer Leitung 21 verbunden ist, welche zu einem Druckspeicher 22 führt, dessen andere Seite zur Ansaugseite eines konventionellen Kompressors 24 führt. Der Kompressor ist in üblicher Weise mit einer Kurbelgehäuse-Heizung 26 versehen. Der Ausgang des Kompressors 24 ist mittels einer Leitung 27 mit der Kühl-Seite eines wassergekühlten Wärmeaustauschers HX-2 verbunden, dessen anderer Anschluss über eine Leitung 29 mit dem Umschaltventil 20 verbunden ist. Im Kühlmodus ist die Leitung 29 mit einer Leitung 30 verbunden, welche zurück zum zweiten Anschluss der Aussenluft-Spule führt.The
Wie aus der schematischen Darstellung des Ventils 20 leicht ersichtlich ist, wird im Heizmodus die Leitung 29 mit der Leitung 19 und die Leitung 21 mit der Leitung 30 verbunden.As can easily be seen from the schematic illustration of the
Der Wasserkreislauf der mit der Wasseranschlusseite des Wärmeaustauschers HX-1 verbunden ist, enthält nacheinander in Serie eine Pumpe P1, eine Innenraum-Spule 32 und einen Kühl- bzw. Heizwasser-Speicherbehälter S1, wobei diese Elemente durch entsprechende Leitungen miteinander verbunden sind. Die Innenraum-Spule 32 ist mit einem Ventilator oder einem Gebläse 34 versehen, welches die Luft durch den Wärmeaustauscher 32 und über dessen Spulen leitet, dadurch einen ausreichenden Wärmeaustausch zwischen dem Wasser und der Luft bewirkt und den Innenraum konditioniert.The water circuit which is connected to the water connection side of the heat exchanger HX-1 contains, in series, a pump P1, an
Die Wasserkreislauf-Seite des Wärmeaustauschers HX-2 enthält eine Pumpe P2, welche an diesen anschliesst und das zugeführte Wasser via die Wasserkreislauf-Seite des Wärmeaustauschers HX-2 in den untersten Bereich eines zugehörigen Heisswasser-Speicherbehälters S2 führt. Die andere Seite der Wasserspule des Wärmeaustauschers HX-2 ist mit einem gewöhnlichen Wasserleitungsanschluss und einer Leitung 36, welche bis zum Boden des Behälters S2 führt, verbunden. Am oberen Ende des Behälters S2 befindet sich ein Heisswasser Überlauf 37, welcher über ein Mischventil 38 mit der Heisswasserversorgungsleitung 39 verbunden ist. Es ist zu beachten, dass die Lei tung 36 ebenso mit dem Anlassventil verbunden ist, so dass mittels des Ventils die erforderliche Mischung zwischen heissem und Leitungswasser vorgenommen und Warmwasser mit der gewünschten Temperatur am Ausgang zur Verfügung steht.The water circuit side of the heat exchanger HX-2 contains a pump P2, which connects to this and leads the supplied water via the water circuit side of the heat exchanger HX-2 into the lowest area of an associated hot water storage tank S2. The other side of the water coil of the heat exchanger HX-2 is connected to an ordinary water line connection and a
Die Behälter S1 und S2 weisen ausserdem, wie dies schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, Widerstandsheizelemente 40, 42 auf, so dass bei entsprechenden Bedingungen dem System zusätzliche Energie zugeführt werden kann, um das Wasser in einem oder beiden Behältern zu heizen. Vorzugsweise weist das Heizelement 40 zwei parallelgeschaltete Heizelemente auf.The tanks S1 and S2 also have, as shown schematically in FIG. 1,
Es ist ersichtlich, dass der Wärmeaustauscher HX-2 am Ausgang bzw. der Druckseite des Kompressors 24 angeordnet ist, so dass er jederzeit mit dem auf eine höhere Temperatur gebrachten Kühlmedium versorgt werden kann um das Wasser im Behälter S2 während des Heiz-oder Kühlmodus zu erwärmen oder dieses, falls erwünscht, zu erwärmen oder zu kühlen wenn das System ausser Betrieb ist. Die Behälter S1 und S2 sind vorzugsweise 120 gallons Heisswassertanks wobei der Behälter S1 mit zwei 4,5 kW Heizelementen und der Behälter S2 mit einem 4,5 kW Heizelement versehen ist.It can be seen that the heat exchanger HX-2 is arranged at the outlet or the pressure side of the
Die Steuersoftware dieses Systems steuert den Kompressor, die Pumpen und Ventilatoren, so dass der Speichertank ausserhalb der Stromverbrauchs-Spitzenzeiten auf die gewünschte Temperatur gebracht wird, d.h. die darin enthaltene Flüssigkeit in Abhängigkeit der Stellung eines Schalters an der Steuerkonsole 44 erwärmt oder gekühlt wird, Auf diese Weise ermöglicht es das System unter Verwendung des Speichers die Umgebung während Spitzenzeiten zu heizen oder zu kühlen, wobei die Einschaltzeit des Kompressors während diesen Spitzenzeiten minimiert wird. Die Software kann beispiels weise in einer Gerätesteuerung 45 enthalten sein, die mit den verschiedenen Elementen des Systems, inklusive der Steuerkonsole 44 sowie einer Mehrzahl von Temperatursensoren, die in Figur 1 durch eingekreiste Grossbuchstaben dargestellt sind, verbunden sind. Diese Sensoren haben eine grosse Bedeutung für die verschiedenen durch das System ermöglichten Regelmechanismen. Zu diesem Zweck sind insbesondere der Sensor C zur Messung der Ausgangstemperatur des Kompressors 24 (t_dis); der Sensor B zur Messung der Temperatur des Flüssigkeitsverteilers der Aussenluft-Spirale 10 (t_liq), welche die Verdampftemperatur während des Heizmodus und die Abflusstemperatur der Flüssigkeit während des Kühlmodus repräsentiert; und der Sensor G, welcher die Temperatur der Umgebungsluft (t_amb) am Eingang des Wärmeaustauschers 10 misst.The control software of this system controls the compressor, pumps and fans so that the storage tank is brought to the desired temperature outside of the peak power consumption times, ie the liquid contained therein is heated or cooled depending on the position of a switch on the
Die weiteren Zeitfunktionen und Parameter, welche im System verwendet werden, stehen in der hier beschriebenen Steuereinheit selbst verständlich ebenfalls zur Verfügung.The other time functions and parameters used in the system are of course also available in the control unit described here.
Figur 1A stellt ein Funktions-Blockdiagramm der Vorrichtung des Systems gemäss Figur 1 dar, wobei die funktionalen Blöcke, welche die Gerätesteuerung 45 und die Sensoren bilden, etwas detaillierter gezeigt werden und die Beziehung zwischen den darin enthaltenen Softwareteilen illustrieren. Das Mikroprozessor-Subsystem 50 ist bidirektional mit dem Datenbus 52 verbunden und besitzt Ausgänge zu einem Adressbus 54 und einem Mikroprozessor-Kontrollbus 56. Das Subsystem 50 enthält auch Interrupt-Eingänge über die Leitung 58. Ein Programmspeicher 60, z.B. ein Disk-Drive mit einem Disk-Drive Kontroller, ist vorgesehen, so dass das Programm zur Steuerung des Systems auf einer Hard- oder Floppydisk gespeichert werden kann oder das Programm ist in einem entsprechenden Chip, beispielsweise einem ROM, gespeichert. Der Programmspeicher empfängt Daten, Adressen, Mikroprozessor-Kontroll- und Input-Output-Kontroll-Eingangs signale und liefert Daten- und Interrupt-Ausgangssignale. Eine I/O-Adress-, Dekodier- und Überwachungseinheit 64 empfängt ebenfalls Adress-, Daten- und Mikroprozessor-Kontroll-Eingangssignale und liefert Daten- und I/O-Kontrollsignale.FIG. 1A shows a functional block diagram of the device of the system according to FIG. 1, the functional blocks which form the
Die System-Signaleingänge sind mit Sensoren, welche die dem durch das System konditionierten Raum zugeführte Energie anzeigen, sowie mit Temperatursensoren A, B, C, D, F, G, und H verbunden, welche die Temperatur an verschiedenen Orten des Systems messen. Diese Sensoren sind etwas detaillierter im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 5 des US-Patentes 4,645,908 beschrieben. Die Energie wird mittels Stromsensoren 88 und 89 und Spannungsmesstransformatoren 103 und 104 gemessen, welche mit den Hauptversorgungsleitungen gekoppelt sind, welche zum Beispiel von der Hauptversorgungs-Schalttafel 66, welche mit der Versorgung und dem Hauptmessinstrument 68, welches zu Abrechnungszwecken die der Anordnung zugeführte Energie misst, verbunden ist. Ein Signal 69 von diesem Messinstrument zeigt an, wenn die Messwerte während eines "on peak" Intervalls hoch sind.The system signal inputs are connected to sensors that indicate the energy supplied to the space conditioned by the system, as well as to temperature sensors A, B, C, D, F, G, and H that measure the temperature at different locations in the system. These sensors are described in somewhat more detail in connection with Figures 1 and 5 of U.S. Patent 4,645,908. The energy is measured by means of
Diese verschiedenen Signale von den Temperatur- und elektrischen Sensoren werden Signalaufbereitungs-Schaltungen 70 zugeführt, welche die Signale in eine gewünschte, analoge Form bringt (mit Ausnahme des Hauptmessinstrument-Signals, welches digital ist) und sie auf eine geeignete Amplitude anpasst. Die Ausgänge der Signalaufbereitungs-Schaltung 70 werden einer analogen Multiplexer-Schaltung 72 zugeführt, deren Signalausgänge zu einer Analog/Digitalwandler-Schaltung 74 führen.These various signals from the temperature and electrical sensors are provided to signal
Eine universelle Kontrollogik-Einheit 76 ist ebenfalls mit den I/O-Kontrolleitungen, Adressleitungen, dem Datenbus und dem Mikropro zessor-Kontrollbus verbunden, um verschiedene Überwachungsfunktionen erfüllen zu können. Diese Einheit empfängt und liefert periphere, örtliche Kontrollsignale (LPC = local peripheral control signals) von bzw. zu einer diskreten, digitalen Eingabeeinheit 78 und einer Steuerungs-Ausgabeeinheit 80.A universal
Die Steuerungs-Ausgabeeinheit 80 liefert Versorgungs-Steuerwerte für verschiedene Messgeräte und Ventile, einschliesslich dem Aussenluft-Ventilator 11, dem Vierweg-Umschaltventil 20, dem Kompressor 24, dem Innenraum-Ventilator 34, den Heizelementen 40 und 42, sowie den Pumpen P1 und P2. Sie steuern sowohl das digitale Interface als auch die optische Trennung (bspw. Optokoppler), den Relais-Spulenantrieb und die Leistungsregelungs-Relais.The
Für die vorliegende Erfindung sind insbesondere die Steuerungs-Ausgabeeinheit 80 und der Programmspeicher 60 von Interesse, welche mit dem Mikroprozessor-Subsystem 50 und der universellen Kontrolllogik Einheit 76 zusammenwirken. Die Kontroll-Ausgabeeinheit 80 enthält die elektronischen - oder andere Relais, welche den KomPressor steuern und deshalb die "Kontakte", seien dies nun Halbleiter oder andere, enthalten, welche durch das Programm überwacht werden müssen. Desgleichen werden die Sensoren B, C und G, wie oben erwähnt, überwacht.Of particular interest for the present invention are the
Das Mikroprozessor-Subsystem, welches den Mikroprozessor und den Mikrokontroller, ROM, RAM, System-Clock und den Zeitkreis, den Interruptkontroller, die System-Kontrollschaltung enthält, sowie die Adressdaten- und Kontrollbuffer führen den aktuellen Prozess aus, wobei das Programm in der Programmspeichereinheit 60 gespeichert ist.The microprocessor subsystem, which contains the microprocessor and the microcontroller, ROM, RAM, system clock and the time circuit, the interrupt controller, the system control circuit, and the address data and control buffers carry out the current process, with the program in the
Die Figuren 2 bis 4 zeigen ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Programmes zur Ausführung des Verfahrens, das bestimmt, ob ein Sicherheitsmodus initialisiert werden soll, wobei damit die Existenz eines Kontaktschweissungs-Fehlers angezeigt ist. Im beschriebenen System bedeutet ein Umschalten in den Sicherheitsmodus, dass die normalen Betriebsbedingungen ausser Acht bleiben und das System so gesteuert wird, dass den diesen Sicherheitsmodus verursachenden Bedingungen Rechnung getragen werden kann. Das Verfahren wird anhand eines Programmes, das in der Programmsprache C geschrieben ist und dessen Ausdruck im Anhang I wiedergegeben ist, näher erläutert.FIGS. 2 to 4 show a simplified flowchart of a program for executing the method, which determines whether a safety mode should be initialized, thereby indicating the existence of a contact welding error. In the system described, switching to safety mode means that normal operating conditions are disregarded and the system is controlled in such a way that the conditions causing this safety mode can be taken into account. The procedure is explained in more detail using a program written in the C programming language and the printout of which is given in Appendix I.
Die einzelnen Programmschritte werden innerhalb des Programmes mit den gleichen Symbolen, wie sie in den Figuren 2 bis 4 verwendet werden, dargestellt. Diejenigen Symbole, welche im Programm nicht enthalten sind, werden in der Kolonne ganz links dargestellt.The individual program steps are represented within the program with the same symbols as are used in FIGS. 2 to 4. Those symbols that are not included in the program are shown in the column on the far left.
Das Verfahren besteht darin, während des Betriebes bestimmte Parameter des Systems zu überwachen, um so festzustellen zu können, ob Bedingungen auftreten, welche das Auftreten einer Kontaktschweissung anzeigen. Zu diesem Zweck werden drei Temperaturen gemessen, welche dazu dienen, festzustellen, ob ein solcher Systemzustand herrscht. Sofern die Temperaturen unter normalen Betriebsbedingungen erwartungsgemäss sind, wird keine Sicherheitsmassnahme getroffen. Werden hingegen Bedingungen festgestellt, welche nicht auftreten sollten, so wird ein Sicherheitsmodus zur "Rettung des Kompressors" initialisiert.The method consists in monitoring certain parameters of the system during operation in order to be able to determine whether conditions occur which indicate the occurrence of a contact weld. For this purpose, three temperatures are measured, which serve to determine whether such a system condition exists. If the temperatures are as expected under normal operating conditions, no safety measure is taken. If, on the other hand, conditions are determined which should not occur, a safety mode for "saving the compressor" is initialized.
Im folgenden sollen die Bedingungen für das Umschalten zwischen normalem Betrieb und dem Sicherheitsmodus kurz aufgezeigt werden. Die einzelnen Module, welche Bestandteil der Kontroll-Software für das System in Figur 1 sind, sind so angeordnet, dass ihre Funktio nen im wesentlichen voneinander unabhängig sind. Jedes Modul erfüllt seine eigenen Aufgabe und generiert jeweils nach einer bestimmten Zeit, d.h. periodisch, einen entsprechenden Output. Unabhängig davon, ob dieser Output benötigt wird oder unbeachtet bleibt, führt das Modul seine Funktion in der darauffolgenden Periode erneut aus. Der Output kann in einem Rechenresultat, das in anderen Modulen verwendet wird bestehen oder ein Auslösesignal für eine bestimmte Aktion sein. Diese Aktion kann beispielsweise darin bestehen, ein Hardware-Element zu aktivieren oder den Sicherheitsmodus auszulösen.The conditions for switching between normal operation and safety mode are briefly outlined below. The individual modules, which are part of the control software for the system in FIG. 1, are arranged in such a way that their function NEN are essentially independent of each other. Each module fulfills its own task and generates a corresponding output after a certain time, ie periodically. Regardless of whether this output is required or is ignored, the module performs its function again in the following period. The output can consist of a calculation result that is used in other modules or a trigger signal for a specific action. This action can consist, for example, of activating a hardware element or triggering security mode.
Es ist zu beachten, dass die Module nicht selbständig einen Ausführbefehl senden, sondern nur ein entsprechendes Request-Signal melden. Es ist durchaus möglich, dass gleichzeitig mehrere Module ein bestimmtes Element der Vorrichtung aktivieren wollen. Ausserdem kann es z.B. vorkommen, dass zwei Module gleichzeitig sich widersprechende Signale aussenden, was verschiedene Gründe haben kann. So ist es beispielsweise möglich, dass ein Modul eine Innen-Temperatur ermittelt, welche eigentlich zu einem Einschalten des Kompressors führen sollte, damit dieser den Raum kühlt, ein anderes Modul jedoch ermittelt, dass der Raum hinreichend mittels Kaltwasser aus dem Speichertank S1 gekühlt werden kann und der Kompressor nicht eingeschaltet werden sollte, weil zu dieser Tageszeit gerade ein hoher Stromtarif gilt.It should be noted that the modules do not send an execution command themselves, but only report a corresponding request signal. It is quite possible that several modules want to activate a certain element of the device at the same time. In addition, it can e.g. it can happen that two modules send contradicting signals at the same time, which can have different reasons. For example, it is possible for one module to determine an internal temperature, which should actually result in the compressor being switched on so that it cools the room, but another module for determining that the room can be adequately cooled from the storage tank S1 using cold water and the compressor should not be switched on because a high electricity tariff applies at this time of day.
Alle diese Request-Signale werden mittels einem speziellen, als REDUCTION bezeichnetes Modul bereinigt, welches bei einer Mehrzahl von Signalen das zu berücksichtigende bestimmt und herausfiltert. Üblicherweise hat ein Abschaltsignal höhere Priorität als ein Einschaltsignal und Request-Signale zur Aktivierung des Sicherheitsmodus werden zuerst berücksichtigt, da sie potentielle Gefahrensituationen indizieren. Ein weiteres als SEQUENCER bezeichnetes Modul empfängt das gefilterte Ausgangssignal des REDUCTION-Modules und sendet entsprechend einer festgelegten Prioritätsreihenfolge das aktuelle Signal weiter, welches entsprechende Hardwareelemente ein oder ausschaltet. Da das vorliegende Programm dafür besorgt ist, dass beim Auftreten der entsprechenden Bedingungen der Sicherheitsmodus eingeschaltet wird, wird dessen Output durch das REDUCTION- und SEQUENCER-Modul erkannt und innerhalb der gleichen oder der folgenden Periode derart verarbeitet, dass auf den Sicherheitsmodus umgeschaltet wird.All these request signals are cleaned up using a special module called REDUCTION, which determines and filters out the one to be taken into account in the case of a plurality of signals. A switch-off signal usually has higher priority than a switch-on signal and request signals for activating the safety mode are taken into account first, since they indicate potential dangerous situations. Another one called SEQUENCER The module receives the filtered output signal of the REDUCTION module and sends the current signal, which switches the corresponding hardware elements on or off, according to a defined priority order. Since the present program ensures that the safety mode is switched on when the corresponding conditions occur, its output is recognized by the REDUCTION and SEQUENCER module and processed within the same or the following period in such a way that the safety mode is switched over.
Die drei bereits oben erwähnten zu messenden Temperaturen, d.h. die Ausgangstemperatur beim Kompressor (t_dis), die äussere Umgebungstemperatur (t_amb) und die Temperatur des flüssigen Kühlmittels in der Aussenluft-Spule (t_liq), werden mit Grossbuchstaben, beispielsweise als TLIQ, TDIS, TAMB, bezeichnet, sofern sie Veränderungen im System herbeiführen sollen.The three temperatures to be measured already mentioned above, i.e. The initial temperature at the compressor (t_dis), the external ambient temperature (t_amb) and the temperature of the liquid coolant in the outside air coil (t_liq) are identified with capital letters, for example as TLIQ, TDIS, TAMB, if they are to cause changes in the system .
Die Rechen- bzw. Messperiode beträgt z.B. vier Sekunden und die verschiedenen System-Temperaturen werden dementsprechend regelmässig diesen Modulen zugeführt. Ausserdem werden verschiedene Werte wie beispielsweise die oberen und unteren Werte von t_liq der letzten 16 Perioden und die Durchschnittstemperatur TLIQ berechnet und/oder gespeichert. Zudem wird das Auftreten bestimmter Ereignisse oder bestimmte Signale aufgezeichnet und protokolliert, so z.B. das Ein-und Ausschalten des Kompressors oder eine Änderung des Umschaltventil-Zustandes.The calculation or measurement period is e.g. Four seconds and the various system temperatures are accordingly fed to these modules on a regular basis. In addition, various values such as the upper and lower values of t_liq of the last 16 periods and the average temperature TLIQ are calculated and / or saved. In addition, the occurrence of certain events or certain signals is recorded and logged, e.g. switching the compressor on and off or changing the status of the changeover valve.
Der erste Schritt besteht darin, festzustellen, ob die Zeitperiode seit dem Aufstarten des Gesamtsystems weniger als 8 Sekunden beträgt (A*). Ist dies der Fall, so zeigt dies an, dass sich das System im speziellen Zustand der Startphase befindet. Es kann ange nommen werden, dass keine Kontaktschweissungen auftreten und keine Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden müssen (B).The first step is to determine whether the time period since the start of the overall system is less than 8 seconds (A *). If this is the case, this indicates that the system is in the special state of the start phase. It can be done that no contact welds occur and that no safety precautions need to be taken (B).
Sobald sich das System nicht mehr in der Startphase befindet, wird geprüft, ob bereits eine Sicherheitsmassnahme eingeschaltet bzw. getroffen wurde (C*). Diesfalls ist es offensichtlich nicht mehr nötig, die Prüfroutine fortzusetzen und das Programm wird beendet.As soon as the system is no longer in the start phase, it is checked whether a security measure has already been activated or taken (C *). In this case, it is obviously no longer necessary to continue the test routine and the program is ended.
Darauf wird geprüft, ob sich das System in einer Initialisierungsphase (D*) befindet. In diesem Ausführungsbeispiel des Systems ist die Software im Hinblick auf drei verschiedene zeitliche Phasen ausgerichtet. Während des normalen Betriebes dauern die Zyklen jeweils ungefähr 4 Sekunden. Während des Aufstartens können zwei unterschiedliche Typen von Phasen unterschieden werden, welche auch verschieden behandelt werden. Die erste, welche je nach dem von etwa 4 bis 8 Sekunden dauert, wird als Phase 1 bezeichnet und ihr folgen die sogenannten Initialisierungsphasen. Eine Folge von solchen Initialisierungsphasen folgt dieser Phase 1 während einer Zeitdauer von etwa fünf Minuten, während welcher zusätzliche weitere Systeminitialisierungs-Prozeduren ablaufen. Sofern festgestellt wird, dass das System sich in einer Initialisierungsphase (E1) befindet und seit dem Neustart weniger als 12 Sekunden (E2) vergangen sind, ist es notwendig, einige Initialisierungswerte zur Ausführung des Programmes zu bestimmen.It is then checked whether the system is in an initialization phase (D *). In this exemplary embodiment of the system, the software is aligned with regard to three different time phases. During normal operation, the cycles last approximately 4 seconds each. During the start-up, two different types of phases can be distinguished, which are also treated differently. The first, which lasts approximately 4 to 8 seconds, is called
Zu diesem Zwecke wird die Ausgangs-Temperatur des Kompressors der aktuellen Ausgangs-Temperatur und t_liq der momentanen Flüssigkeitstemperatur gleichgesetzt (F). Zusätzlich werden mittels Requestsignalen des Systems die Pumpen P1 und P2 eingeschaltet und das Umschaltventil desaktiviert, so dass das Ventil in den Heiz-oder Kühlmodus geschaltet wird. Der Umschaltventilmodus wird auf Null und das Zeitsperre-Flag auf Null gesetzt. Das Zeitsperre-Flag dient zur Überprüfung der Zeit, damit sichergestellt ist, dass das System keine Gefahrensituation übersehen bzw. übergangen hat. Dabei ist ein Intervall von 10 Minuten nach dem Abschalten des Kompressors massgeblich. Sofern die Ausgangstemperatur nach Ablauf dieses Intervalls weniger als 110° F beträgt, ist zu vermuten, dass etwas übersehen wurde. Dies wird zur einem späteren Zeitpunkt festgestellt.For this purpose, the output temperature of the compressor is set equal to the current output temperature and t_liq to the current liquid temperature (F). In addition, pumps P1 and P2 are switched on by means of request signals from the system and the switchover valve is deactivated, so that the valve is switched to heating or cooling mode. The switch valve mode will open Zero and the timeout flag set to zero. The time-out flag is used to check the time to ensure that the system has not overlooked or passed over any dangerous situation. An interval of 10 minutes after switching off the compressor is decisive. If the initial temperature is less than 110 ° F after this interval, it can be assumed that something has been overlooked. This will be determined at a later date.
Falls festgestellt wird, dass sich das System in der Startphase befindet und zwei Sätze von Bedingungen auftreten, wird ein Sicherheits-Flag gesetzt. Ein Satz von Bedingungen, der dieses Flag aktiviert, setzt voraus, dass sich das System im Kühlmodus befindet (G1-G6). Das Programm überprüft, ob TDIS grösser als 140° F ist (sämtliche Temperaturen sind hier in Fahrenheit angegeben); ob TDIS mindestens so hoch wie die gemessenene Starttemperatur t_dis minus 10° ist; ob TLIQ mindestens um 20° tiefer ist als die Umgebungstemperatur und ebenfalls mindestens so hoch wie die Starttemperatur t_dis minus 10° ist; und ob die Umgebungstemperatur über 50° liegt. Sofern alle diese Bedingungen vorliegen wird ein Flag gesetzt (I), da dadurch eine ernsthafte Gefahr für den Kompressor angezeigt ist.If it is determined that the system is in the start-up phase and two sets of conditions occur, a safety flag is set. A set of conditions that enable this flag assumes the system is in cooling mode (G1-G6). The program checks whether TDIS is greater than 140 ° F (all temperatures are given here in Fahrenheit); whether TDIS is at least as high as the measured start temperature t_dis minus 10 °; whether TLIQ is at least 20 ° lower than the ambient temperature and also at least as high as the start temperature t_dis minus 10 °; and whether the ambient temperature is above 50 °. If all of these conditions are met, a flag is set (I) as this indicates a serious danger to the compressor.
Befindet sich das System im Heizmodus (H1-H6); ist TDIS grösser als 140° und grösser als t_dis beim Aufstarten minus 10°; und liegt TLIQ bei einer Umgebungstemperatur von 50° oder weniger, weniger als 15° unter der Umgebungstemperatur und weniger als 5° unter t_liq beim Aufstarten so ist eine Gefahr für den Kompressor angezeigt und das Sicherheits-Flag wird gesetzt (I, J*, K, L).The system is in heating mode (H1-H6); is TDIS greater than 140 ° and greater than t_dis at start-up minus 10 °; and if TLIQ is at an ambient temperature of 50 ° or less, less than 15 ° below the ambient temperature and less than 5 ° below t_liq when starting up, the compressor is at risk and the safety flag is set (I, J *, K , L).
Diese Sätze von Bedingungen während des Kühl- und den Heizmodus zeigen Zustände an, die bei korrektem Betrieb des Kompressors und des restlichen Systems nicht auftreten sollten, d.h. wenn die Spulen unbeschädigt sind und die Austauschflüssigkeit zirkulieren kann, das System genügend Kühlflüssigkeit enthält, etc. In beiden Betriebsarten sollte die Kompressortemperatur TDIS schnell unter 140° fallen und die Flüssigkeitstempe atur an der Aussenluft-Spule sollte nach dem Aufstarten im Kühlmodus mindesten um 10° und im Heizmodus mindestens um 5° ansteigen. Sofern dies nicht der Fall ist, muss das System als gefährdet betrachtet und der Sicherheitsmodus gesetzt werden.These sets of conditions during cooling and heating modes indicate conditions when the compressor and of the rest of the system should not occur, i.e. if the coils are undamaged and the exchange liquid can circulate, the system contains enough cooling liquid, etc. In both operating modes, the compressor temperature TDIS should quickly drop below 140 ° and the liquid temperature at the outside air coil should decrease start in cooling mode by at least 10 ° and in heating mode by at least 5 °. If this is not the case, the system must be considered at risk and the security mode must be set.
Das Programm überprüft im folgenden die Bedingungen um so Register zu löschen, welche noch Ein- oder Ausschaltdaten enthalten. Sofern mehr als 4 Minuten seit dem Aufstarten vergangen sind und TDIS weniger als 130° beträgt (M1, M2, M3) ist entweder der Kompressor nicht angeschlossen oder es hat nicht genügend Kühlflüssigkeit im System. In beiden Fällen ist es nicht nötig, ein Sicherheits-Flag zu setzen, so dass sowohl das zur Vermeidung von Kontaktschweissungs-Fehlern vorgesehene Register für das Einschalt- als auch das Register für das Ausschalt-Signal auf Null gesetzt werden (Qa, Qb).The program then checks the conditions in order to delete registers that still contain switch-on or switch-off data. If more than 4 minutes have passed since the start-up and TDIS is less than 130 ° (M1, M2, M3), the compressor is either not connected or there is not enough coolant in the system. In both cases, it is not necessary to set a safety flag, so that both the register for the switch-on signal and the register for the switch-off signal intended to avoid contact welding errors are set to zero (Qa, Qb).
Sofern sich das System in der normalen Betriebsphase befindet, je doch nicht alle vorgängigen Zustände (P1, P2, P3) auftraten, wird ein Krisen-Eintritt Flag auf TRUE gesetzt und der Sicherheitsmodus wird eingeschaltet um je nach Position des Schalters an der Steuerkonsole HOC 44 sowohl im Heiz- als im Kühlmodus den Kompressor zu schützen (R, S*, T, U).If the system is in the normal operating phase, but not all previous states (P1, P2, P3) occurred, a crisis entry flag is set to TRUE and the safety mode is switched on depending on the position of the switch on the
Wie des weiteren aus Figur 3 ersichtlich ist, setzt das Programm ein Requestsignal für das Einschalten der Pumpe P1, sofern sich das System in der normalen Betriebsphase befindet, seit mehr als 7 Minuten und 4 Sekunden eingeschaltet ist und falls der Kompressor eingeschaltet ist (V*, W). Sofern seit dem letzten Request-Signal für einen Statuswechsel des Kompressors oder des Umschaltventils weniger als 5 Minuten vergangen sind, werden die obere und untere Flüssigkeitstemperatur gemäss der Temperatur TLIQ zu diesem Zeitpunkt im System gespeichert (X*, Y*, Za, Zb). Falls an der Steuerkonsole HOC der Kühlmodus gesetzt ist oder ein Request-Signal für ein Ausschalten des Kühlmodus vorliegt (AA1, AA2, BB1, BB2) liefert das Programm ein Request-Signal für das Einschalten des UmschaltVentils (CC). Sofern die gespeicherte obere Flüssigkeitstemperatur unter dem aktuellen Wert von TLIQ liegt, wird die obere Temperatur t_liq auf diesen aktuellen Wert gesetzt (DD*, EE).As can also be seen from FIG. 3, the program sets a request signal for switching on the pump P1 if the system is in the normal operating phase, has been switched on for more than 7 minutes and 4 seconds and if the compressor is switched on (V *, W). If less than 5 minutes have passed since the last request signal for a status change of the compressor or the changeover valve, the upper and lower liquid temperature are stored in the system according to the temperature TLIQ at this time (X *, Y *, Za, Zb). If the cooling mode is set on the HOC control console or if there is a request signal for switching off the cooling mode (AA1, AA2, BB1, BB2), the program delivers a request signal for switching on the changeover valve (CC). If the stored upper liquid temperature is below the current value of TLIQ, the upper temperature t_liq is set to this current value (DD *, EE).
Falls über den Schalter an der Steuerkonsole der Kühlmodus gewählt ist, wird das Umschaltventil entsprechend auf Kühlen gestellt (FF*, GG).If cooling mode is selected using the switch on the control console, the changeover valve is set to cooling accordingly (FF *, GG).
Wenn der Kompressor während einer Zeitperiode eingeschaltet war, die ein Vielfaches von genau 15 Minuten beträgt, wird die obere Temperatur TLIQ auf die berechnete Durchschnittstemperatur TLIQ gesetzt (HH*, II). Erstere wird mit anderen Worten während dem Betrieb des Kompressors alle 15 Minuten neu gesetzt. Da es umgekehrt möglich ist, dass der Kühlschalter so geschaltet ist, dass sich das Umschaltventil im Heizmodus befindet, sollte auf Entfrosten geschaltet werden (JJ, KK). Sonst muss das Umschaltventil ausgeschaltet werden. Hier muss durch Logik gewährleistet werden, dass ein allfälliges Datenbit, welches das Ausschalten des Umschaltventils verlangen würde, gelöscht wird. Das entsprechende, das Ausschalten verlangende Datenwort wird deshalb maskiert um dieses Bit zu entfernen. Falls die untere Temperatur t_liq grösser als die aktuelle Temperatur TLIQ ist, wird die untere Temperatur t_liq auf TLIQ gesetzt (MM*, NN). Wenn die Wärmepumpe einen Entfrost-Zyklus beendet, wird das Umschaltventil in den Rekuperationsmodus geschaltet (OO*, PP). Sonst verzweigt das Programm standardmässig in den Heiz- bzw. "Ventil-Aus"-Modus und der Umschaltventilmodus wird auf "Heizen" (QQ) gesetzt. Sofern seit dem letzter Wechsel der Ventilstellung mehr als 30 Minuten vergangen sind und der Kompressor während einer Zeitperiode, die einem ganzzahligen Vielfachen von 15 Minuten entspricht, eingeschaltet war, wird der untere Wert von t_liq auf den durchschnittlichen Wert TLIQ gesetzt (RR1, RR2, SS).If the compressor was switched on for a period of time that is a multiple of exactly 15 minutes, the upper temperature TLIQ is set to the calculated average temperature TLIQ (HH *, II). In other words, the former is reset every 15 minutes during the operation of the compressor. Conversely, since it is possible that the cooling switch is switched so that the changeover valve is in heating mode, it should be switched to defrost (JJ, KK). Otherwise the changeover valve must be switched off. Logic must be used here to ensure that any data bit that would require the switching valve to be switched off is deleted. The corresponding data word requiring switching off is therefore masked in order to remove this bit. If the lower temperature t_liq is greater than the current temperature TLIQ, the lower temperature t_liq is set to TLIQ (MM *, NN). When the heat pump ends a defrost cycle, the changeover valve is switched to recuperation mode (OO *, PP). Otherwise, the program branches to heating or "valve off" mode as standard and the changeover valve mode is set to "heating" (QQ). If more than 30 minutes have passed since the last change of the valve position and the compressor was switched on for a time period that corresponds to an integer multiple of 15 minutes, the lower value of t_liq is set to the average value TLIQ (RR1, RR2, SS ).
Um in den nächsten Programmabschnitt zu gelangen, muss der Kompressor ausgeschaltet sein, d.h. er muss durch ein durch den SEQUENCER generiertes Ausschalt-Signal erhalten haben (d.h. den FALSE-Ausgangswert von V*).To go to the next program section, the compressor must be switched off, i.e. it must have received a switch-off signal generated by the SEQUENCER (i.e. the FALSE output value of V *).
Die Routine prüft, wann der Kompressor ausgeschaltet wurde. Falls der Zeitabschnitt seit dem Ausschalten weniger als zwei Zeitperioden beträgt, wird das Zeitschranken Flag gelöscht (false) und die Temperatur t_dis auf den aktuellen Wert von TDIS geschätzt, bzw. zu diesem Wert angenommen (TT*, UU).The routine checks when the compressor has been switched off. If the time period since switching off is less than two time periods, the time barrier flag is deleted (false) and the temperature t_dis is estimated at the current value of TDIS, or assumed at this value (TT *, UU).
Sofern ein Request-Signal vorliegt, cas ein anderes Element (P1, P2) ausschalten soll um einer durch eine Kontaktschweissung verursachten Störung vorzubeugen, die Zeit seit dem letzten Wechsel des Kompressor-Status weniger als 10 Minuten beträgt (VV1a) und die Wassertemperatur der inneren Spule THX1W unter 25,5° oder über 115,5° liegt (VV1b), wird das Ausschalt-Request-Signal für den Kontaktschweissungs-Sicherheitsmodus mit der Space-Fan-Maske oderverknüpft (VV2a, VV2b). Das System überprüft dann die Temperaturen aller vier möglichen Modi, d.h. von Heiz-, Kühl-, Entfrost- und Rekuperationsmodus. Sofern sich das Umschaltventil im Heizmodus befindet (WW*), die Kompressor Ausgangstemperatur grösser ist als die Temperatur t_dis zum Ausschaltzeitpunkt minus 10° und falls TLIQ mehr als 5° unter der unteren Temperatur t_liq liegt, so wird der Kontaktschweissungs-Sicherheitsmodus eingeschaltet und das Kriseneintritt Flag auf TRUE gesetzt (XX1, XX2, YY). Falls die Ausgangstemperatur um 10° oder mehr abgefallen ist und falls die Flüssigkeitstemperatur grösser als die untere Temperatur t_liq ist, wird der Sicherheitsmodus jedoch nicht eingeschaltet (ZZ1, ZZ2, AAA).If there is a request signal, another element (P1, P2) should be switched off to prevent a fault caused by contact welding, the time since the last change of the compressor status is less than 10 minutes (VV1a) and the water temperature of the inside Coil THX1W is below 25.5 ° or above 115.5 ° (VV1b), the switch-off request signal for the contact welding safety mode is linked to the space fan mask or (VV2a, VV2b). The system then checks the temperatures of all four possible modes, ie heating, cooling, defrosting and recuperation modes. If the changeover valve is in heating mode (WW *), the compressor output temperature is higher than the temperature t_dis at the time of switching off minus 10 ° and if TLIQ is more than 5 ° below the lower temperature t_liq, the contact welding safety mode is switched on and the crisis entry flag is set to TRUE (XX1, XX2, YY). If the output temperature has dropped by 10 ° or more and if the liquid temperature is higher than the lower temperature t_liq, the safety mode is not switched on (ZZ1, ZZ2, AAA).
Wie Figur 4 zeigt, wird der Kontaktschweissungs-Sicherheitsmodus eingeschaltet und das Kriseneintritts Flag auf TRUE gesetzt, sofern sich das Umschaltventil im Kühlmodus (BBB*) befindet, die Kompressor Ausgangstemperatur über der Temperatur t_dis zum Ausschaltzeitpunkt minus 10° liegt und wenn TLIQ mindestens 5° über der höheren Temperatur t_liq liegt (CC1, CC2, DDO). Falls die Ausgangstemperatur um 10° oder mehr abgefallen ist und falls die Flüssigkeitstemperatur unter der oberen Temperatur t_liq liegt, wird kein Sicherheitsmodus gesetzt (EE1, EE2, FFF).As FIG. 4 shows, the contact welding safety mode is switched on and the crisis entry flag is set to TRUE if the changeover valve is in cooling mode (BBB *), the compressor outlet temperature is above the temperature t_dis at the time of switching off minus 10 ° and if TLIQ is at least 5 ° lies above the higher temperature t_liq (CC1, CC2, DDO). If the output temperature has dropped by 10 ° or more and if the liquid temperature is below the upper temperature t_liq, no safety mode is set (EE1, EE2, FFF).
Falls sich das Umschaltventil im Entfrost-Modus befindet (GGG*), die Kompressor Ausgangstemperatur um 2° oder mehr über der Temperatur t_dis beim Ausschalten liegt, die Flüssigkeitstemperatur 10° oder mehr über dem gespeicherten Wert der oberen Temperatur t_liq liegt und falls t_liq grösser als 45° ist, wird der Sicherheitsmodus eingeschaltet (HHH1-3, III). Falls die Ausgangstemperatur mindestens um 20° unter der Ausschalttemperatur liegt, wird kein Sicherheitsmodus gesetzt (JJJ*, KKK).If the changeover valve is in defrost mode (GGG *), the compressor outlet temperature is 2 ° or more above the temperature t_dis when switched off, the liquid temperature is 10 ° or more above the stored value of the upper temperature t_liq and if t_liq is greater than Is 45 °, the safety mode is switched on (HHH1-3, III). If the output temperature is at least 20 ° below the switch-off temperature, no safety mode is set (YYY *, KKK).
Befindet sich das Umschaltventil schliesslich im Modus "Rekuperation nach Entfrosten" (LLL*), liegt TDIS über der Ausschalttemperatur minus 10°, liegt TLIQ mehr als 15° unter dem gespeicherten unteren Temperatur und sind mehr als 5 Minuten seit einem Wechsel des Kompressor-Status vergangen, wird der Sicherheitsmodus gesetzt (MMM1-3, NNN). Sofern die Ausgangstemperatur aber um mehr als 20° unter der Ausschalttemperatur liegt, wird der Sicherheitsmodus nicht gesetzt (OOO*, PPP).If the changeover valve is finally in "recuperation after defrosting" (LLL *), TDIS is above the switch-off temperature minus 10 °, TLIQ is more than 15 ° below the stored lower temperature and has been more than 5 minutes since the compressor status changed the security mode is set (MMM1-3, NNN). However, if the initial temperature is more than 20 ° below the switch-off temperature, the safety mode is not set (OOO *, PPP).
Die vorstehenden Abschnitte haben die Bedingungen für die Abschaltbefehle für den Kompressor behandelt. Falls seit dem Ausschalten des Kompressors mehr als 10 Minuten vergangen sind und falls ein Request-Befehl für das Einschalten des Kontaktschweissungs-Sicherheitsmodus vorliegt und TDIS nicht über 100° liegt, wird der Sicherheitsmodus nicht eingeschaltet und das Zeitschranken Flag auf TRUE gesetzt (QQQ1, 3, RRR). Falls jedoch kein Request-Befehl für das Einschalten des Sicherheitsmodus vorliegt, das Zeitschranken Flag auf TRUE gesetzt ist und die Ausgangstemperatur über 110° liegt, zeigt dies an, dass etwas übersehen wurde und ein Sicherheitsmodus wird gesetzt (SSS1-3).The previous sections dealt with the conditions for the compressor shutdown commands. If more than 10 minutes have passed since the compressor was switched off and if there is a request command to switch on the contact welding safety mode and TDIS is not above 100 °, the safety mode is not switched on and the time limit flag is set to TRUE (QQQ1, 3 , RRR). However, if there is no request command to switch on the safety mode, the time limit flag is set to TRUE and the output temperature is above 110 °, this indicates that something has been overlooked and a safety mode is set (SSS1-3).
Die "formelle" Art und Weise wie der Sicherheitsmodus bei auf TRUE gesetztem Zeitschranken Flag eingeschaltet wird, sei es nun im Heiz-, Kühl-, Entfrost- oder Rekuperations-Modus, wird durch den letzten Teil des Programmes festgelegt.The "formal" way in which the safety mode is switched on when the time limit flag is set to TRUE, whether in heating, cooling, defrosting or recuperation mode, is determined by the last part of the program.
Beim Einschalten des Sicherheitsmodus - in irgend einem Moduswerden der Kompressor und das Umschaltventil in einen Betriebsmodus gebracht, in welchem die Ventilposition in regelmässigen Zeitabschnitten umgeschaltet wird. Dabei handelt es sich um eine gewöhnliche, zeitabhängige Schaltfunktion, welche bewirkt, dass der Kompressor permanent belastet bleibt und dadurch keine extremen Temperaturen und Druckverhältnisse auftreten können, welche zu einer allfälligen Selbstzerstörung des Kompressors führen könnten. Im vorliegenden Beispiel eines Systems wird das Umschaltventil fortwährend umgeschaltet bis das System manuell abgeschaltet wird.When the safety mode is switched on - in any mode, the compressor and the changeover valve are brought into an operating mode in which the valve position is switched over at regular intervals. This is a normal, time-dependent switching function, which ensures that the compressor remains permanently loaded and therefore no extreme temperatures and pressure conditions can occur, which could lead to self-destruction of the compressor. In the present example of a system, the changeover valve is continuously switched over until the system is switched off manually.
Das Programm für die "Kompressor-Rettungs" Routine schliesst an die "Kontaktschweissungs-Sicherung" Routine an. Wegen der Kürze und Einfachheit dieser Routine wird kein Flussdiagramm vorgesehen. Der Hauptzweck dieser "Kompressor-Rettungs" Routine liegt im Erkennen des Kriseneintritts-Flag und der Steuerung des Systems, so dass der Kompressor permanent belastet bleibt. Im vorliegenden System wird eine Last durch das abwechslungsweise Heizen und Kühlen des durch die Linie 12 schematisch abgegrenzten Raumes aufrechterhalten. Dies könnte auch durch ein abwechslungsweises Heizen und Kühlen des Speichertanks S1 oder, in anderen System, auch mittels anderen Lasten geschehen. Man wird festgestellt haben, dass das abgedruckte Programm für die Konditionierung des Speichers konzipiert ist und im Hinblick darauf geschrieben wurde. Die entsprechenden Ausdrücke wurden so abgeändert, dass sie sich auf den Luftraum beziehen.The program for the "compressor rescue" routine follows on from the "contact welding protection" routine. Because of the brevity and simplicity of this routine, no flowchart is provided. The main purpose of this "compressor rescue" routine is to recognize the crisis entry flag and control the system so that the compressor remains permanently loaded. In the present system, a load is maintained by alternately heating and cooling the space schematically delimited by
Das Kriseneintritts-Flag und das Sicherheitsflag werden im oben beschriebenen SEQUENCER Modul geprüft. Sofern das Flag gesetzt ist, wird diese Routine implementiert. Falls das Flag auf "1" gesetzt ist, wird das System in einen Modus "Raumkonditionierung" gebracht, d.h. entweder geheizt oder gekühlt. Als erstes prüft diese Routine in welchem Zustand sich das System vorher befunden hat. Standardmässig wird der Heizmodus angenommen; durch die "Kontaktschweissungs-Sicherheit" Routine wird dann jedoch geprüft, ob ein Entfrosten oder Heizen vorliegt. Der Grund dafür liegt darin, dass man das System zuerst in den dem unmittelbar vorhergehenden Zustand gegenteiligen Status bringen möchte. Falls sich das System im Entfrost-Modus befand, muss die Spule weiterhin entfrostet werden, indem der Spule Energie zugeführt wird. Sofern sich das System im Heizmodus befand, waren der Speichertank und der Luftraum vermutlich heiss, so dass mit dem Kühlen begonnen werden sollte.The crisis entry flag and the security flag are checked in the SEQUENCER module described above. If the flag is set, this routine is implemented. If the flag is set to "1", the system is placed in a "room conditioning" mode, i.e. either heated or cooled. First of all, this routine checks the state of the system. The heating mode is assumed as standard; the "contact welding safety" routine then checks whether there is defrosting or heating. The reason for this is that you first want to bring the system into the opposite state to the state immediately preceding it. If the system was in defrost mode, the coil must continue to be defrosted by energizing the coil. If the system was in heating mode, the storage tank and airspace were probably hot, so cooling should begin.
Der nächste, eine Bedingung enthaltende Programmbefehl setzt die Vorrichtungskontakte. Falls das System in den Kühl-Modus gebracht wird, werden alle Elemente, inklusive den Pumpen P1 und P2, der Aussenventilator, das Umschaltventil und der Innenraum-Ventilator, auf Kühlen geschaltet. Es ist zu beachten, dass der Kompressor nicht aktiviert werden muss, da er entweder schon eingeschaltet ist, was ja der Grund für das Ausführen dieser Routine ist, oder sonst ein Fehler vorliegt. In beiden Fällen ist es nicht wünschenswert, dass der Kompressor aktiviert wird. Der durch "else" eingeleitete Programmteil entspricht dem Heizmodus.The next program instruction containing a condition sets the device contacts. If the system is put in cooling mode all elements, including pumps P1 and P2, the outside fan, the changeover valve and the inside fan, are switched to cooling. It should be noted that the compressor does not have to be activated since it is either already switched on, which is the reason for executing this routine, or there is an error otherwise. In both cases, it is not desirable for the compressor to be activated. The program section initiated by "else" corresponds to the heating mode.
Für diese Routine werden bestimmte Grenzwerte für das Kühlen und Heizen festgelegt. Der folgende Teil der Routine prüft, ob diese Grenzen in der einen oder anderen Richtung überschritten wurden. Sofern die Temperatur TRETA der rückfliessenden Luft gleich gross oder tiefer als der auf der Steuerkonsole HOC gesetzt Wert minus 5° ist, oder falls sie unter 65° liegt, wird auf den Heizmodus umgeschaltet und die Vorrichtungskontakte entsprechend geschaltet. In ähnlicher Weise wird, ausgehend vom Heizmodus, die Luft nur auf 78° oder bis 5° über den Steuerkonsolenwert HOC geheizt, wobei der jeweils tiefere dieser Werte massgebend ist.Certain cooling and heating limits are set for this routine. The following part of the routine checks whether these limits have been exceeded in one direction or the other. If the temperature TRETA of the return air is equal to or lower than the value set on the HOC control panel minus 5 °, or if it is below 65 °, the heating mode is switched over and the device contacts are switched accordingly. In a similar way, starting from the heating mode, the air is only heated to 78 ° or up to 5 ° above the control console value HOC, the lower of these values being decisive.
Im letzten Teil des Programmes wird ein digitales Output-Wort gebildet, indem "High Byte" und "Low Byte"-Segmente aufgebaut werden. Jedes Wort ist 16 Bit lang und wird als ein Teil des digitalen Systemoutputs erfasst. Das Kriseneintritts-Flag wird dann auf 2 gesetzt. Es ist zu beachten, dass das System bis zu einem vollständigen Systemreset nicht mehr in die "Kontaktschweissungs-Sicherheitsmodus" Routine zurückkehrt nachdem es einmal die "Kompressor-Rettungs"-Routine durchlaufen hat. Die "Kompressor-Rettungs"-Routine beginnt anschliessend an den zweiten, eine Bedingung enthaltenden Programmbefehl ((if cmp_cond_of_sto_in_crisis_mode = COND_STO_CRISIS_MODE_COOLING)) und fährt dann weiter, wobei die Lufttemperatur nochmals überprüft wird und der Betriebsmodus umgeschaltet wird, sofern die entsprechende Grenze überschritten wird.In the last part of the program, a digital output word is formed by building up "high byte" and "low byte" segments. Each word is 16 bits long and is captured as part of the digital system output. The crisis entry flag is then set to 2. Note that after a complete system reset, the system will no longer return to the "Contact Welding Safety Mode" routine once it has run through the "Compressor Rescue" routine. The "compressor rescue" routine then starts on the second program instruction containing a condition ((if cmp_cond_of_sto_in_crisis_mode = COND_STO_CRISIS_MODE_COOLING)) and then continues, whereby the air temperature is checked again and the operating mode is switched over if the corresponding limit is exceeded.
Selbstverständlich können neben dem oben beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verschiedenste Varianten und Systeme ausgeführt werden, ohne dabei den Umfang der in den Patentansprüchen beanspruchten Erfindung zu überschreiten. Insbesondere ist es möglich, neben dieser bevorzugten Ausführungsform, bei welcher das Verfahren über ein Softwareprogramm ausgeführt wird, eine im wesentlich hardwaremässige Realisierung der anhand des Programmes beschriebenen Regelung bzw. Steuerung vorzusehen.In addition to the preferred exemplary embodiment of the invention described above, a wide variety of variants and systems can of course be carried out without exceeding the scope of the invention as claimed in the patent claims. In particular, in addition to this preferred embodiment, in which the method is carried out via a software program, it is possible to provide an essentially hardware-based implementation of the regulation or control described with the aid of the program.
Claims (11)
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Applications Claiming Priority (2)
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Publications (3)
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