EP1350076A2 - Verfahren zur steuerung oder regelung des energieflusses in einem aus mehreren einzelmodulen zusammensteckbaren messsystem - Google Patents

Verfahren zur steuerung oder regelung des energieflusses in einem aus mehreren einzelmodulen zusammensteckbaren messsystem

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Publication number
EP1350076A2
EP1350076A2 EP01995685A EP01995685A EP1350076A2 EP 1350076 A2 EP1350076 A2 EP 1350076A2 EP 01995685 A EP01995685 A EP 01995685A EP 01995685 A EP01995685 A EP 01995685A EP 1350076 A2 EP1350076 A2 EP 1350076A2
Authority
EP
European Patent Office
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data
energy
individual modules
individual
module
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01995685A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Derr
Manfred Streicher
Karl Schuler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Testo SE and Co KGaA
Original Assignee
Testo SE and Co KGaA
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Filing date
Publication date
Application filed by Testo SE and Co KGaA filed Critical Testo SE and Co KGaA
Publication of EP1350076A2 publication Critical patent/EP1350076A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
    • H02J1/14—Balancing load and power generation in DC networks

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling or regulating the energy flow in a measuring system which can be plugged together from a plurality of individual modules according to the preamble of claim 1 and to a measuring system comprising a plurality of pluggable individual modules according to the preamble of claim 20.
  • Housings or receiving boxes are known from the prior art, into which a limited number of so-called plug-in cards can be inserted. These systems are known to experts as 19 "racks or the like.
  • Modular plug-in cards of this type preferably boards which carry an electrical or electronic circuit arrangement, generally have one or more data line connections which are inserted into a plug-in device attached to the rear of the corresponding receptacle box by inserting the plug-in cards into an accommodating box described above.
  • All the plug devices arranged on the back of a receptacle box are generally constructed in the same way and the corresponding contacts of the individual slots are connected to one another by an electrical connection. In this way it is achieved that the plug-in cards inserted into the receiving box are interconnected in the manner of a bus.
  • the invention is therefore based on the object of presenting a system which no longer has the disadvantages mentioned above.
  • a system is to be presented which is freely scalable in any way and in which components can be added in any way and removed again without the operational readiness of the entire measuring system suffering.
  • use should be possible at almost any location.
  • a measuring system comprising a plurality of individual modules which can be plugged together and having the features of the characterizing part of claim 20, and a method for operating such a measuring system according to the features of claim 1.
  • the invention is based generally on a measuring system comprising a plurality of individual modules which can be plugged together, some or all of these individual modules being connectable via at least one power supply line and at least one data line, and of these individual modules connected to one another having at least one individual module having an interface via which (preferably electrical) Energy can be supplied.
  • the essential idea of the invention is that a memory is provided in at least one individual module for creating a power balance table on the basis of performance data of the connected individual modules and a control or regulating unit for controlling or regulating the energy flow on the basis of that in the power balance table stored data.
  • component-related data stored in a memory of an individual module are used as performance data. In this way it is possible to adapt the power balance table quickly and dynamically to the individual components of the measuring system and the respective measuring requirements.
  • component-related data are stored, for example, in an EEPROM of an individual module.
  • the storage in an EEPROM has the advantage that component-related data can be quickly supplemented or replaced by updated data.
  • any individual module be it a measuring module, an analog-digital / digital-analog conversion module, an energy supply module, a radio module, a climate data acquisition module, a flue gas measuring module, etc. can be easily equipped with such a memory.
  • the nominal operating load data are used as component-related data in a basic version. Based on this nominal operating load data, the control unit now decides whether and which one Individual modules are put into operation, whether individual modules must be switched off or whether an energy consumption limitation must take place.
  • the standby and / or sleep mode load operating data are used as component-related data.
  • the individual modules do not participate freely in the bus communication, but they can, or parts of the same can be activated. Since energy consumption occurs in this state as well, it is necessary to include this in the current account as well.
  • the component-related data, the switch-on load data and / or state change load data are used.
  • Such data can usually be determined in advance for each individual module. It is not necessary to first determine these during operation and only then to include them in the current account table.
  • data on the operating load, the operating time or the like are used as statistical data on the operating state. Recurring processes, especially if the return occurs cyclically, can then be included in the performance accounting in advance, so that individual modules can be switched on at short notice in times of low load or, conversely, individual modules can be decoupled from the overall system at short notice.
  • data relating to the state of charge of a connected accumulator, batteries or the like are also used as data for dynamic operation.
  • the system can react flexibly to dynamic load changes, for example by performing a battery charging operation on a battery discharge operation or additionally by supplying it via connected batteries or the like.
  • data to be defined as data relating to dynamic operation and / or as component-related data is used to determine a priority for the regulation of the energy supply and / or energy consumption.
  • load jumps are prevented, which prevent undisturbed measurement operation.
  • high-load consumers may only be activated gradually and that sudden load jumps are buffered by internal accumulators, batteries or the like. This measure is particularly useful in combination with a start-up current limitation or the like in the switch-on phase of another consumer.
  • the power balance table is built up when it is started up for the first time. It is provided here that after switching on the entire system, all for the creation of such a current account balance belle necessary or available data are read into the memory of the "master module".
  • this current account table is then also updated cyclically. In particular, this ensures that newly added components, switched-off components and changes in operating status are recognized at an early stage and, on the one hand, are taken into account, for example, when taking statistical data into account, and on the other hand control or control reactions are triggered.
  • the power balance table is configured by the operator. This includes in particular that for measurement programs to be carried out
  • L5 processes "energy supply planning" can be carried out in advance. In particular, this also makes it possible to anticipate deficits and, if necessary, to provide necessary power supply modules or network connections.
  • the individual module with the current account table independently recognizes the connected individual modules and reads in the data necessary for the creation of the current account table.
  • the individual module and in particular the control or regulating unit, gives the release for energy feed-in and / or withdrawal based on the power balance table, in particular controlled on the basis of a plausibility check on the basis of this 5 power balance table. Changes to the system are not made immediately when a new additional individual module is connected, but only after approval by the "master module".
  • the release for energy Infeed and / or energy withdrawal is granted in succession with individual modules connected at the same time. This is particularly useful if individual modules are connected at the same time, which have a large energy consumption and, in particular, where a large load occurs during the switch-on process.
  • Another variant provides that, depending on a load increase or decrease, an accumulator charging mode is switched to accumulator discharging mode or vice versa. This measure means that the batteries are only depleted of energy if alternative sources are not available. In addition, it is ensured that the batteries are charged whenever there is an excess of energy, so that it is ensured that the battery energy source is also available to a sufficient extent if required.
  • Another variant of the invention provides that in the case of an energy supply via a power supply unit, an energy supply via accumulators or batteries is switched off. This ensures that the exhausted energy sources are only used to maintain the energy supply when this is essential. In this way, the life of the accumulators or batteries is further increased.
  • FIG.l a measuring system according to the invention based on an operating module and two measuring modules - perspective view -
  • FIG. 4 Schematic representation of an energy and information flow in a measuring system according to the invention
  • the measuring system 100 shows a measuring system according to the invention in which the method according to the invention for controlling or regulating the energy flow is implemented.
  • the measuring system 100 is based on an operating module 1 and two measuring modules 11 which can be plugged into it.
  • the control module 1 has necessary elements on its front side due to the operation.
  • this is a keyboard 5 for entering a measurement program, for parameterization, and for entering further operating functionalities, a display 4 for displaying the entered data and for displaying measured values, configuration data, operating data> 5, etc.
  • a printer 3 is provided according to FIG. 1, which is used to print out measurement reports and to create other reports.
  • the entire operating module 1 is designed in the manner of a hand-held device, but it is also conceivable that a stationary module, such as a personal computer or the like, is used as the operating unit.
  • This operating module 1 is mechanically and electrically conductively coupled to two measuring modules 11 in the manner described below.
  • the electrically conductive contact is made directly on the corresponding counter surfaces of the housings of the measuring modules 11 and the operating module 1.
  • the method according to the invention is not limited to such systems; it is also conceivable that data lines are coupled and power supply lines via plug-in systems attached to the housing or the like.
  • plug connection options are provided on the respective front sides of the individual modules 1 and 11.
  • visible on the front are two data line connections 7, a power supply connection 8 and a trigger connection 9 on the operating module 1, while four measuring transducer connections 13 are arranged on the front of the measuring module.
  • Other data line and power supply line connections attached to the rear of the respective modules 1 and 11 are not shown here.
  • FIG. 2 a shows the manner in which two measuring modules 11 are connected to one another in a mechanically and electrically conductive manner. From FIG. 2 it can be seen that the two modules 11 each have contact surfaces in an opposite arrangement, which can be brought into contact with the corresponding contact surfaces of a further module 11. On the corresponding contact surfaces there is a mechanical locking mechanism 15, which is not to be described in detail here.
  • Electrical (or possibly optical) contacts 17 and 19 are also incorporated in the respective contact surfaces. processes, via which an electrical (or possibly optical) contact between the individual modules 11 can be established in the connected state, ie with contact surfaces abutting one another. Several "stacked" individual modules are thus connected to one another in the manner of a bus.
  • 2b, 2c and 2d show further individual modules which can be combined to form a measuring system according to the invention.
  • 2b shows an analog-digital / digital-analog conversion module which, in the manner described above, has data line connections 27 and power supply line connections 29 incorporated into the respective contact surfaces.
  • analog output connections 23 designed as slots for external devices are incorporated into the front of the analog-digital / digital-analog conversion module 21.
  • This energy supply module 31 is intended to accommodate a larger number of accumulators, batteries or the like in its housing.
  • it has a power supply connection 38, via which a network connection can be established.
  • the coupling of this power supply module 31 to the other modules of the type described above also takes place via power supply line and data line connections 37 and 39 which are looped through the housing.
  • this module has data bus connections 33 via which further devices can be connected.
  • the energy supply via this energy supply module 31 is switched on or off by means of an on and off switch 34, so that, for example when the operation is switched off, the energy supply module 31 can only serve as a plug connection for establishing a data bus connection 33 to an external device.
  • the measuring modules 11 can also be equipped with an energy supply unit.
  • a measuring module 11 ' is shown in FIG. 3. 2d shows a further individual module which can be integrated into a system according to the invention.
  • This is a so-called radio module 41.
  • This radio module 41 with the data line connections 47 and power supply line connections 49 already known and presented in detail above, has a transmission element 43 and a reception element 44. It is provided according to the invention that data traffic to another radio module 41 of the same type can be established via such a radio module 41.
  • FIG. 4 shows an example of an arrangement of a measuring system 101 based on several (here three) spatially separated sub-measuring systems 101a, 101b, 101c.
  • the submeasuring system 101a consists of an energy supply module 31 and two measuring modules 11, the submeasuring systems 101b and 101c from an energy supply module 31 and a measuring module 11. All of the submeasuring systems 101a, 101b, 101c each have a radio module 41 which is connected via a wireless connection (radio , Infrared, ultrasound or the like) can communicate with each other.
  • a wireless connection radio , Infrared, ultrasound or the like
  • external (electrical) energy can be coupled in via the respective energy supply modules 31 via a connection to a plug-in power supply unit 51.
  • radio module 3 transmitting element 4 receiving element 7 data line connection 9 power supply line connection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Power Sources (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)

Abstract

Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Energieflusses in einem aus mehreren Einzelmodulen zusammensteckbaren Messsystem wobei ein Teil oder alle dieser Einzelmodule jeweils über zumindestens eine Energieversorgungsleitung und zumindestens eine Datenleitung verbunden sind, wobei von diesen Einzelmodulen zumindestens ein Einzelmodul eine Schnittstelle aufweist über die Energie zuführbar ist, wobei in zumindestens einem Einzelmodul eine Leistungsbilanztabelle auf der Basis von Leistungsdaten der verbundenen Einzelmodule erstellt wird und dass auf der Basis der in der Leistungsbilanztabelle abgelegten Daten die Energieeinspeisung und/oder Energieentnahme der Einzelmodule gesteuert oder geregelt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Energieflusses in einem aus mehreren Einzelmodulen zusammensteckbaren Meßsystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Energieflusses in einem aus mehreren Einzelmodulen zusammensteckbaren Meßsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Meßsystem aus mehreren zusammensteckbaren Einzelmodulen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 20.
Aus dem Stand der Technik sind Gehäuse oder Aufnahmeboxen bekannt, in die eine begrenzte Anzahl von sogenannten Einschubkarten einschiebbar sind. Unter Fachleuten sind diese Systeme unter dem Namen 19"Racks oder dergleichen bekannt.
Derartige modulartig aufgebaute Einschubkarten, vorzugsweise eine elektrische oder elektronische Schaltungsanordnung tragende Platinen, weisen in der Regel einen oder mehrere Datenleitungsanschlüsse auf, welche durch das Einschieben der Einschubkarten in eine oben bezeichnete Aufnahmebox in eine an der Rückseite der entsprechenden Aufnahmebox angebrachte Steckeinrichtung eingesteckt werden.
Alle an der Rückseite einer Aufnahmebox angeordneten Steckeinrichtungen sind in der Regel gleichartig aufgebaut und die entsprechenden Kontakte der einzelnen Steckplätze sind mittels einer elektrischen Verbindung miteinander verbunden. Auf diese Weise wird erreicht, dass die in die Aufnahmebox eingeschobenen Einschubkarten in der Art eines Busses miteinander verschaltet sind.
Obwohl sich ein derartiges System bewährt hat, liegt der inhärente Nachteil darin, dass die Aufnahmebox nur eine begrenzte Anzahl von Einschubkarten aufnehmen kann und dass die einzelnen Karten alle gleichartig ausgebildet sein müssen. Das Einfügen von Einschubkarten mit stark unterschiedlichen Funk- tionen sowie stark unterschiedlichem Verbrauchsverhalten ist nicht vorgesehen. Darüberhinaus wird ein derartiges System in der Regel fest installiert, so dass die Dimensionierung der Energieversorgung etc. in den der Regel auf den speziellen An- wendungsfall zugeschnitten ist.
Die moderne Meßtechnik macht es jedoch erforderlich, dass ein derartiges System frei skalierbar ist und an jedem beliebigen Ort auf- bzw. abgebaut werden kann und Einzel- (Meß-) gerate un- terschiedlichster Art zu einem Gesamtsystem zusammengefügt werden können.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein System vorzustellen, welches die oben genannten Nachteile nicht mehr aufweist. Insbesondere soll ein System vorgestellt werden, welches in beliebiger Weise frei skalierbar ist und bei dem in beliebiger Weise Komponenten hinzugefügt werden können sowie wieder entfernt werden können, ohne dass die Betriebsbereitschaft des gesamten Meßsystems leidet. Zudem soll ein Einsatz an nahezu jedem beliebigen Ort möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch ein Meßsystem aus mehreren zusammensteckbaren Einzelmodulen mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 20 erfindungsgemäß gelöst, sowie ein Ver- fahren zum Betrieb eines derartigen Meßsystems gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung geht ganz allgemein von einem Meßsystem aus mehreren zusammensteckbaren Einzelmodulen aus, wobei ein Teil oder alle dieser Einzelmodule über mindestens eine Energieversorgungsleitung und mindestens eine Datenleitung verbindbar sind und von diesen miteinander verbundenen Einzelmodulen zumindestens ein Einzelmodul eine Schnittstelle aufweist, über die (vorzugsweise elektrische) Energie zuführbar ist. Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht nun darin, dass in zumindestens einem Einzelmodul ein Speicher vorgesehen ist, zum Erstellen einer Leistungsbilanztabelle auf der Basis von Leistungsdaten der verbundenen Einzelmodule und eine Steuer- oder Regeleinheit zum steuern oder regeln des Energieflusses auf der Basis der in der Leistungsbilanztabelle abgelegten Daten.
Nur mit einem derartigen System ist sicherzustellen, dass eine erhöhte Energieentnahme eines einzelnen Moduls den Betrieb des gesamten Meßsystems nicht zum Erliegen bringt. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass das Meßsystem in beliebiger Weise durch weitere Module ergänzt werden kann, ohne dass dadurch die Funktionalität anderer Module beeinträchtigt wird. Darüberhi- naus ist es möglich, ein derartiges System flexibel und nahezu an jedem beliebigen Ort einzusetzen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass als Leistungsdaten fest in einem Speicher eines Einzelmoduls hinterlegte komponenten- bezogene Daten verwendet werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Leistungsbilanztabelle schnell und dynamisch an die jeweiligen Einzelkomponenten des Meßsystems und die jeweiligen Meßanforderungen anzupassen.
Es ist dabei vorgesehen, dass diese komponentenbezogenen Daten beispielsweise in einem EEPROM eines Einzelmoduls hinterlegt sind. Die Hinterlegung in einem EEPROM hat den Vorteil, dass komponentenbezogene Daten schnell ergänzt bzw. durch aktual- lisierte Daten ersetzt werden können. Nahezu jedes beliebige Einzelmodul, sei es ein Meßmodul, ein Analog-Digital/Digital- Analog-Umsetzmodul, ein Energieversorgungsmodul, ein Funkmodul, ein Klimadatenerfassungsmodul, ein Rauchgasmeßmodul etc. auf einfache Weise mit einem derartigen Speicher ausgerüstet werden kann.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass als komponentenbezogene Daten in einer Grundversion die Nennbetriebslastdaten verwendet werden. Anhand dieser Nennbetriebslastdaten entscheidet nunmehr die Steuerungs- oder Regelungseinheit, ob und welche Einzelmodule in Betrieb genommen werden, ob Einzelmodule abgeschaltet werden müssen, oder ob eine Energieaufnahmebegrenzung stattfinden muß.
Fernerhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass als komponentenbezogene Daten die Stand-by- und/oder Sleep-Mode- Lastbetriebsdaten verwendet werden. In einem derartigen Modus nehmen die Einzelmodule nicht frei an der Buskommunikation teil, diese können jedoch oder Teile derselben können ak- tiviert werden. Da auch in diesem Zustand Energieverbrauch erfolgt, ist es notwendig, auch diesen in die Leistungsbilanz miteinzubeziehen.
Mit der gleichen Argumentation und Berechtigung ist es erfor- derlich, auch die Maximallastdaten, insbesondere auch gegebenenfalls mit einer zeitlichen Zuordnung (sofern möglich) in- die komponentenbezogenen Daten einzubeziehen. Dies umso mehr, wenn eine starke Abweichung dieser Maximallastdaten von den Nennbetriebslastdaten besteht.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die komponentenbezogenen Daten die Einschaltlastdaten und/oder Zustand- sänderungslastdaten verwendet werden. Derartige Daten lassen sich in der Regel für jedes einzelne Modul schon im vorhinein bestimmen. Es ist nicht erforderlich, diese im laufenden Betrieb erst zu ermitteln und erst dann in die Leistungsbilanztabelle aufzunehmen.
Dennoch ist es erfindungsgemäß vorgesehen, auch Leistungsdaten des dynamischen Betriebs zur Leistungsbilanzierung mit heranzuziehen. Dies ist umso mehr deshalb notwendig, weil in der Regel eine Kommunikation zwischen den Einzelmodulen stattfindet, aufgrund derer einzelne Module zu- bzw. abgeschaltet werden oder kurzzeitig einen erhöhten oder verringerten Energie- bedarf aufweisen.
Hierbei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass als Daten des dynamischen Betriebs statistische Daten über den Betriebszustand der angeschlossenen Einzelmodule verwendet werden. Die Ver- wendung derartiger Daten ist jedoch nur dann sinnvoll, wenn mehrere Module im Verbund über eine längere Meß- oder Kommunikationsdauer miteinander in unveränderter Verbindung stehen.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass als statistische Daten über den Betriebszustand Daten zur Betriebslast, zur Betriebsdauer oder dergleichen verwendet werden. Wiederkehrende Vorgänge, insbesondere dann, wenn die Wiederkehr zyklisch erfolgt, kann dann im Voraus in die Leistungsbilanzierung miteinbezogen werden, so dass Einzelmodule in Zeiten geringer Last kurzfristig zugeschaltet werden können oder umgekehrt Einzelmodule kurzfristig vom Gesamtsystem entkoppelt werden.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass als Daten des dynamischen Betriebs auch Daten zum Ladezustand eines angeschlossenen Akkumulators, von Batterien oder dergleichen verwendet werden. Auf diese Weise kann das System auf dynamische Laständerungen flexibel reagieren, indem beispielsweise ein Akkuladebetrieb auf Akkuentladebetrieb oder zusätzlich eine Versorgung über angeschlossene Batterien oder dergleichen vorgenommen wird.
Erfindungsgemäß ist fernerhin vorgesehen, dass als Daten des dynamischen Betriebs und/oder als komponentenbezogene Daten eine Priorität der Regelung der Energieeinspeisung und/oder Energieentnahme festzulegende Daten verwendet werden. Auf diese Weise wird verhindert, dass Lastsprünge auftreten, welche einen ungestörten Meßbetrieb verhindern. Hierzu gehört auch, dass gegebenenfalls Hochlastverbraucher erst nach und nach freigeschaltet werden und dass plötzliche Lastsprünge durch interne Akkumulatoren, Batterien oder dergleichen gepuffert werden. Insbesondere ist diese Maßnahme in Kombination mit einer AnlaufStrombegrenzung oder dergleichen in der Einschaltphase eines weiteren Verbrauchers sinnvoll.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Leistungsbilanztabelle bei der ersten Inbetriebnahme aufgebaut wird. Es ist hierbei vorgesehen, dass nach Einschalten des Gesamtsystems alle für die Erstellung einer derartigen Leistungsbilanzta- belle erforderlichen bzw. zur Verfügung stehenden Daten in den Speicher des "Mastermoduls" eingelesen werden.
Vorteilhaft ist dabei, wenn diese Leistungsbilanztabelle dann 5 auch zyklisch aktualisiert wird. Insbesondere wird dadurch sichergestellt, dass neu hinzugekommene Komponenten, abgeschaltete Komponenten sowie Betriebszustandsänderungen frühzeitig erkannt und zum Einen beispielsweise bei der Berücksichtigung statistischer Daten miteinbezogen werden und zum Anderen Rege- L0 lungs- oder Steuerungsreaktionen ausgelöst werden.
Fernerhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Leistungsbilanztabelle vom Bediener konfiguriert wird. Hierzu gehört insbesondere auch, dass für durchzuführende Meßprogram-
L5 mabläufe schon vorausschauend eine "Energieversorgungsplanung" durchgeführt werden kann. Insbesondere ist dadurch auch möglich, Defizite vorausschauend zu erkennen und gegebenenfalls erforderliche Energieversorgungsmodule oder Netzanschlüsse vorzusehen.
.0
Fernerhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Einzelmodul mit der Leistungsbilanztabelle die angeschlossenen Einzelmodule selbständig erkennt und die für die Erstellung der Leistungsbilanztabelle notwendigen Daten einliest. Hierzu ge-
>5 hören neben der Identifizierung der eigentlichen Meßmodule, Bedienmodule etc . auch die Erkennung von Energieversorgungsmodulen wie Akkumulatoren, Batterien oder dergleichen sowie von Netzversorgungsanschlüssen.
50 Fernerhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Einzel- modul, und insbesondere die Steuerungs- oder Regeleinheit aufgrund der Leistungsbilanztabelle die Freigabe zur Energieeinspeisung und/oder Energieentnahme erteilt, insbesondere kontrolliert aufgrund einer Plausibilitätsprüfung anhand dieser 5 Leistungsbilanztabelle. Änderungen am System erfolgen nicht unmittelbar beim Anschließen eines neuen weiteren Einzel- oduls, sondern erst nach Freigabe durch das "Mastermodul". Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Freigabe zur Energie- einspeisung und/oder Energieentnahme bei gleichzeitig zugeschalteten Einzelmodulen nacheinander erteilt wird. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn gleichzeitig Einzelmodule angeschlossen werden, welche eine großen Energieverbrauch ha- ben und insbesondere bei denen beim Einschaltvorgang eine große Last auftritt .
In einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von einer Lastzu- oder abnähme ein Akkumulatorladebetrieb auf Akkumulatorentladebetrieb umgeschaltet wird oder umgekehrt. Diese Maßnahme führt dazu, dass den Akkumulatoren nur dann Energie genommen wird, wenn nicht alternative Quellen zur Verfügung stehen. Darüberhinaus ist sichergestellt, dass die Ladung der Akkumulatoren immer dann erfolgt , wenn ein Ener- gieuberschuß vorhanden ist, so dass sichergestellt ist, dass bei Bedarf die Energiequelle Akkumulator auch in ausreichendem Maß zur Verfügung gestellt ist.
Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass bei einer Energieeinspeisung über ein Netzteil eine Energieeinspeisung über Akkumulatoren oder Batterien abgeschaltet wird. Hierdurch wird erreicht, dass die erschöpfliehen Energiequellen auch nur dann zur Aufrechterhaltung der Energieversorgung herangezogen werden, wenn dies unerläßlich ist. Auf diese Weise wird die Lebensdauer der Akkumulatoren oder Batterien fernerhin erhöht .
Es ist zusätzlich vorgesehen, dass eine Unterscheidung zwischen den erschöpfliehen Energiequellen Akkumulatoren oder Batterien vorgenommen wird. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn eine Energieversorgung über ein Netzteil erfolgt und beispielsweise bei einem Akkumulator die von diesem Netzteil zur Verfügung gestellte Energie zur Ladung des Akkumulators verwendet werden kann, während eine Ladung von Batterien nicht erfolgen darf .
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig.l ein erfindungsgemäßes Meßsystem basierend auf einem Bedienmodul und zwei Meßmodulen - perspektivische Darstellung —
5 Fig. 2 erfindungsgemäße Einzelmodule a) mechanisch und elektrisch leitend verbundene Meßmodule
Querschnittsdarstellung längs der Ebene A-A gemäß Fig. 1 - .0 b) Analog-Digital/Digital-Analog-Umsetzmodul
Isometrische Darstellung — c) Energieversorgungsmodul Isometrische Darstellung — d) Funkmodul
.5 - Isometrische Darstellung —
Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Meßmodul perspektivische Darstellung von unten —
10 Fig. 4 Prinzipdarstellung eines Energie- und Informationsflusses in einem erfindungsgemäßen Meßsystem
Die Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Meßsystem bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung oder Regelung des En- 15 ergieflusses realisiert ist. Im Beispiel gemäß der Fig. 1 basiert das Meßsystem 100 auf einem Bedienmodul 1 und zwei mit diesem steckbar verbindbaren Meßmodulen 11.
Das Bedienmodul 1 weist an dessen Frontseite durch die Bedie- ι0 nung notwendige Elemente auf. Dies ist im vorliegenden Fall eine Tastatur 5 zur Eingabe eines Meßprogramms, zur Parametri- erung, sowie zur Eingabe weiterer Bedienfunktionalitäten, ein Anzeigedisplay 4 zur Anzeige der eingegebenen Daten sowie zur Wiedergabe von Meßwerten, Konfigurationsdaten, Betriebsdaten >5 usw. Fernerhin ist in dem Bedienmodul 1 gemäß der Fig. 1 ein Drucker 3 vorgesehen, welcher dazu dient, Meßprotokolle auszudrucken sowie sonstige Protokolle zu erstellen. Das gesamte Bedienmodul 1 ist im Beispiel in der Art eines Handgeräts ausgebildet, es ist jedoch auch denkbar, das als Bedieneinheit ein stationäres Modul wie z.B. ein Personalcomputer oder dergleichen zur Anwendung kommt.
Dieses Bedienmodul 1 ist in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise mechanisch und elektrisch leitend mit zwei Meßmodulen 11 gekoppelt. Im Beispiel gemäß der Fig. 1 erfolgt die elektrisch leitende Kontaktierung unmittelbar an den entspre- chenden Gegenflächen der Gehäuse der Meßmodule 11 und des Bedienmoduls 1. Das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt sich jedoch nicht auf derartige Systeme, es ist auch denkbar, dass eine Kopplung von Datenleitungen und Energieversorgungsleitungen via an dem Gehäuse angebrachten Stecksystemen oder der- gleichen erfolgt.
So sind beispielsweise in dem in der Fig. 1 dargestellten System an den jeweiligen Vorderseiten der Einzelmodule 1 und 11 Steckverbindungsmöglichkeiten vorgesehen. In der vorliegenden Anordnung an der Vorderseite sichtbar sind zwei Datenleitungsanschlüsse 7, ein Netzteilanschluss 8 sowie ein Triggeranschluß 9 am Bedienmodul 1 angeordnet, während an der Vorderseite des Meßmoduls jeweils vier Meßwertgeberanschlüsse 13 angeordnet sind. Hier nicht dargestellt sind weitere an der Rückseite der jeweiligen Module 1 und 11 angebrachte Datenlei- tungs- und Energieversorgungsleitungsanschlüsse.
Die Fig. 2 a zeigt in welcher Art und Weise zwei Meßmodule 11 miteinander zum einen mechanisch als auch elektrisch leitend verbunden sind. Aus der Fig. 2 geht hervor, dass die beiden Module 11 jeweils in gegenüberliegender Anordnung Anlageflächen aufweisen, welche mit den entsprechenden Anlageflächen eines weiteren Moduls 11 in Anlage verbringbar sind. An den entsprechenden Anlageflächen befindet sich ein mechanischer Verriegelungsmechanismus 15, welcher vorliegend nicht im Detail beschrieben werden soll .
An den jeweiligen Anlageflächen sind darüberhinaus elektrische (oder gegebenenfalls optische) Kontakte 17 und 19 eingear- beitet, über welche im verbundenen Zustand, d.h. bei gegeneinander anliegenden Anlageflächen, ein elektrischer (oder gegebenenfalls optischer) Kontakt zwischen den Einzelmodulen 11 herstellbar ist. Mehrere übereinander "gestapelte" Einzelmodule werden somit in der Art eines Busses miteinander verbunden.
Die Fig. 2b, 2c und 2d zeigen weitere Einzelmodule, welche sich zu einem erfindungsgemäßen Meßsystem zusammenfügen lassen. So zeigt die Fig. 2b ein Analog-Digital/Digital-Analog- Umsetzmodul, welches in der oben beschriebenen Art und Weise in den jeweiligen Anlageflächen eingearbeitete Datenleitungsanschlüsse 27 und Energieversorgungsleitungsanschlüsse 29 aufweist. Darüberhinaus sind als Steckplätze für externe Geräte ausgebildete Analogausgangsanschlüsse 23 in die Vorderseite des Analog-Digital/Digital-Analog-Umsetzmoduls 21 eingearbeitet .
Die Fig. 2c zeigt ein weiteres Einzelmodul, nämlich ein sogenanntes Energieversorgungsmodul 31. Dieses Energieversor- gungsmodul 31 ist dazu vorgesehen, in dessen Gehäuse eine größere Anzahl an Akkumulatoren, Batterien oder dergleichen aufzunehmen. Darüberhinaus weist es einen Netzteilanschluß 38 auf, über den eine NetzVerbindung hergestellt werden kann. Die Kopplung dieses Energieversorgungsmoduls 31 zu den weiteren Modulen der oben beschriebenen Art erfolgt ebenfalls via durch das Gehäuse durchgeschleifte Energieversorgungsleitungs- und Datenleitungsanschlüsse 37 bzw. 39. Desweiteren weist dieses Modul Datenbusanschlüsse 33 auf, über die weitere Geräte zugeschaltet werden können. Fernerhin ist vorgesehen, mittels eines Ein- und Ausschalters 34 die Energieeinspeisung über dieses Energieversorgungsmodul 31 ein- oder auszuschalten, so dass beispielsweise bei ausgeschalteten Betrieb das Energieversorgungsmodul 31 lediglich als Steckverbindung zur Herstellung eines Datenbusanschlusses 33 zu einem externen Gerät di- enen kann.
In ähnlicher Weise können auch die Meßmodule 11 mit einer Energieversorgungseinheit ausgestattet sein. Ein derartiges Meßmodul 11' zeigt die Fig. 3. Die Fig. 2d zeigt ein weiteres Einzelmodul, welches in ein erfindungsgemäßes System integrierbar ist. Hierbei handelt es sich um ein sogenanntes Funkmodul 41. Dieses Funkmodul 41 mit den bereits bekannten und oben bereits eingehend vorgestellten Datenleitungsanschlüssen 47 und Energieversorgungsleitungsanschlüssen 49 weist ein Sendeelement 43 und ein Empfangselement 44 auf. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass über ein dera- artiges Funkmodul 41 ein Datenverkehr zu einem anderen gleichartigen Funkmodul 41 hergestellt werden kann.
Die Fig. 4 zeigt schließlich exemplarisch eine Anordnung eines Meßsystems 101 basierend auf mehreren (hier drei) voneinander räumlich getrennten Untermeßsystemen 101a, 101b, 101c.
Das Untermeßsystem 101a besteht im Beispiel aus einem Energieversorgungsmodul 31 und zwei Meßmodulen 11, die Untermeßsysteme 101b und 101c aus einem Energieversorgungsmodul 31 und einem Meßmodul 11. Alle Untermeßsysteme 101a, 101b, 101c weisen jeweils ein Funkmodul 41 auf, welche über eine drahtlose Verbindung (Funk, Infrarot, Ultraschall oder dergleichen) miteinander kommunizieren können.
Zusätzlich ist vorgesehen, daß via die jeweiligen Energiever- sorgungsmodule 31 jeweils über eine Verbindung zu einem Steckernetzteil 51 von extern (elektrische) Energie eingekoppelt werden kann.
Bei einem derartigen Gesamtsystem ist es ausreichend, wenn ein Einzelmodul eines Subsystems 101a, 101b oder 101c die Funktion des "Masters" übernimmt und via direkte "Draht"-Verbindung die Energieeinspeisung/-entnähme der weiteren Einzelmodule des Untersystems steuert bzw. regelt und via Funkverbindung auch die der anderen Einzelmodule der übrigen Untersysteme. Bezugszeichenliste
1 Bedienmodul
3 Drucker
4 Anzeigedisplay
5 Tastatur
7 Datenleitungsanschluß
8 Netzteilanschluß
9 Triggeranschluß
11 Meßmodul
13 Meßwertgeberanschluß
15 mechanischer Verriegelungsmechanismus
16 elektrischer Kontaktmechanismus 17 Datenleitungsanschluß
18 Batterieaufnahme
19 Energieversorgungsleitungsanschluß
1 Analog-Digital/Digital-Analog-Umsetzmodul 3 Analogausgangsanschlüsse 7 Datenleitungsanschluß 9 Energieversorgungsleitungsanschluß
1 Energieversorgungsmodul 3 Datenbusanschluß 4 Ein/Aus-Schalter 7 Datenleitungsanschluß 8 Netzteilanschluß 9 Energieversorgungsleitungsanschluß
1 Funkmodul 3 Sendeelement 4 Empfangselement 7 Datenleitungsanschluß 9 Energieversorgungsleitungsanschluß
1 Steckernetzteil 100 Meßsystem 101 Meßsystem 101a Untermeßsystem 101h Untermeßsysten 101c Untermeßsystem

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Energieflusses in einem aus mehreren Einzelmodulen (1, 11, 21, 31, 41) zusammensteckbaren Meßsystem (100, 101) wobei ein Teil oder alle dieser Einzelmodule (1, 11, 21, 31, 41) jeweils über zumindestens eine Energieversorgungsleitung (19, 29, 39, 49) und zumindestens eine Datenleitung (17, 27, 37, 47) verbunden sind, wobei von diesen Einzelmodulen zumindestens ein Einzelmodul (1, 31) eine Schnittstelle (8, 18, 38) aufweist, über die Energie zuführbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in zumindestens einem Einzelmodul (1) eine Leistungsbilanztabelle auf der Basis von Leistungsdaten der verbundenen Einzelnmodule (1, 11, 21, 31, 41) erstellt wird und dass auf der Basis der in der Leistungsbilanztabelle abgelegten Daten die Energieeinspeisung und/oder Energieent- nähme der Einzelmodule (1, 11, 21, 31, 41) gesteuert oder geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Leistungsdaten fest in einem Speicher eines Einzelmoduls (1, 11, 21, 31, 41) hinterlegte komponentenbezogene Daten verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als komponentenbezogene Daten die Nennbetriebslastdaten verwendet werden.
. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als komponentenbezogene Daten die Stand-by und/oder Sleep-Mode-Lastbetriebsdaten verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als komponentenbezogene Daten die Maximallastdaten verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als komponentenbezogene Daten die Einschaltlastdaten und/oder Zustandsänderungslastdaten verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Leistungsdaten Daten des dynamischen Betriebs verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Daten des dynamischen Betriebs statistische Daten über den Betriebszustand der angeschlossenen Einzelmodule (1, 11, 21, 31, 41) verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als statistische Daten über den Betriebszustand Daten zur Betriebslast, zur Betriebsdauer oder dergleichen verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Daten des dynamischen Betriebs Daten zum Ladezustand eines angeschlossenen Akkumulators, von Batterien oder dergleichen verwendet werden.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Daten des dynamischen Betriebs und/oder der komponentenbezogenen Daten eine Priorität der Regelung oder Steuerung der Energieeinspeisung und/oder Energieentnahme festlegende Daten verwendet werden.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Leistungsbilanztabelle bei der ersten Inbetriebnahme aufgebaut wird.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Leistungsbilanztabelle zyklisch aktualisiert wird.
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Leistungsbilanztabelle vom Bediener konfiguriert wird.
15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Einzelmodul (1) mit der Leistungsbilanztabelle die angeschlossenen Einzelmodule (11, 21, 31, 41) selbständig erkennt und die für die Erstellung der Leistungsbilanztabelle notwendigen Daten einliest.
16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Einzelmodul (1) mit der Leistungsbilanztabelle die Freigabe zur Energieeinspeisung und/oder Energieentnahme erteilt.
17. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Freigabe zur Energieeinspeisung und/oder Energieent- nähme bei gleichzeitig zugeschalteten Einzelmodulen (1, 11, 21, 31, 41) nacheinander erteilt wird.
18. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in Abhängigkeit von einer Lastzu- oder abnähme ein Akkumulatorladebetrieb auf Akkumulatorentladebetrieb umgeschaltet wird oder umgekehrt .
19. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, in Abhängigkeit von einer Lastzu- oder abnähme ein Akkumulatorladebetrieb auf Akkumulatorentladebetrieb umgeschaltet wird oder umgekehrt .
19. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei einer Energieeinspeisung über ein Netzteil (51) eine Energieeinspeisung über Akkumulatoren oder Batterien abgeschaltet wird.
20. Meßsystem (100, 101) aus mehreren zusammensteckbaren Einzelmodulen (1, 11, 21, 31, 41) wobei ein Teil oder alle dieser Einzelmodule (1, 11, 21, 31, 41) über mindestens eine Energieversorgungsleitung (19, 29, 39, 49) und minde- stens eine Datenleitung (17, 27, 37, 47) verbindbar sind und von diesen Einzelmodulen zumindestens ein Einzelmodul (1, 31) eine Schnittstelle (8, 18, 38) aufweist, über die Energie zuführbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in zumindestens einem Enzelmodul (1) ein Speicher vorgesehen ist zum Erstellen einer Leistungsbilanztabelle auf der Basis von Leistungsdaten der verbundenen Einzelmodule und eine Steuer- oder Regeleinheit zum Steuern oder Regeln des Energieflusses auf der Basis der in der Leistungsbilanzta- belle abgelegten Daten.
21. Meßsystem nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jedes Einzelmodul (1, 11, 21, 31, 41) zumindestens einen Speicher für komponentenbezogene Daten aufweist und dass zumindestens ein Einzelmodul (1) einen Speicher zum Einlesen der in den Speichern der Einzelmodule (1, 11, 21, 31, 41) abgelegten komponentenbezogenen Daten aufweist und eine Steuer- oder Regeleinheit zum Steuern oder Regeln des Energieflusses.
22. Meßsystem nach Anspruch 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
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