FR3085209A1 - Système de mesure et de commande programmable à capteurs multiples adressant des modules pouvant être agrandis - Google Patents

Système de mesure et de commande programmable à capteurs multiples adressant des modules pouvant être agrandis Download PDF

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Abstract

Système de mesure et de commande programmable à capteurs multiples adressant des modules pouvant être agrandis. Système (5) de mesure et de commande, qui comprend une pluralité de modules (7(1 à n)), un élément (11(1)) de mesure, une unité (20) de commande, un sous-système (22) de distribution d’énergie électrique, connecté à chaque module (7(1 à n)) adressable et programmable et configuré pour contrôler des entrées et des signaux de chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules (7(1 à n)) adressables et programmables. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Description
Titre de l'invention : Système de mesure et de commande programmable à capteurs multiples adressant des modules pouvant être agrandis
Technique antérieure [0001] 1. Champ [0002] Des facettes de la présente invention se rapportent d’une manière générale à un système de mesure et de commande programmable à capteurs multiples, qui adresse des modules pouvant être agrandis dans des applications, telles que des contrôles d’énergie, des détections d’environnement, une automatisation de bâtiment et des systèmes de sous-facturation.
[0003] 2. Description de la technique apparentée [0004] Dans un système de distribution d’énergie électrique, il est souvent exigé d’un utilisateur final qu’il contrôle divers types d’entrée et de signaux en provenance de sondes. Un système peut être conçu, par exemple, pour mesurer le courant, la tension et la consommation d’énergie de plusieurs circuits. Le système peut consister en une unité de commande, des baies, des câbles, des modules de mesure et des transformateurs de courant (CTs), qui peut être adapté à l’application. Les CTs peuvent être montés sur les points de terminaison de chaque pôle de disjoncteur mesuré. Le conducteur passe par la sonde de courant appropriée avant de se terminer au disjoncteur. Chaque CT se termine en un module de mesure, qui est monté à son tour dans une baie. Les baies reçoivent de l’énergie de l’unité de commande par des câbles et communiquent en retour avec celle-ci.
[0005] Toutefois, la plupart des systèmes de mesure et de commande sont souvent des composants discrets, qui doivent être montés séparément. Le montage de systèmes distincts peut être la source de multiples problèmes pour l’utilisateur final, à savoir :
a. l’utilisateur final doit traiter avec de multiples entités ou vendeurs ou produits pour monter les systèmes distincts,
b. le système individuel de mesure et de commande peut avoir des protocoles de communication privés, qui peuvent les empêcher de communiquer les uns avec les autres ou d’utiliser un système logiciel de contrôle intégré,
c. le système de distribution d’énergie électrique peut ne pas avoir suffisamment de place pour monter des systèmes distincts, qui exigent leur propre alimentation en courant, éléments d’interconnexion, etc.
[0006] Il y a donc un besoin urgent de gérer d’une manière commandée le placement et le fonctionnement de modules et de sondes, qui peuvent mesurer ou commander divers paramètres d’un système de distribution d’énergie électrique.
[0007] RESUME [0008] Décrits succinctement, des facettes de la présente invention se rapportent à la gestion de manière commandée du placement et du fonctionnement de modules et de sondes, qui peuvent mesurer ou commander divers paramètres, tels que le courant, la tension et la consommation d’énergie d’un système de distribution d’énergie électrique. Un système de mesure et de commande multisonde programmable adresse des modules pouvant être agrandis dans des applications, telles que le contrôle du courant, la détection environnementale, l’automatisation d’un bâtiment et des systèmes de sousfacturation. Un système de mesure et de commande programmable intégré à capteurs multiples comprend une unité principale de commande, une pluralité de modules programmables et une diversité de baies de module ayant des mécanismes différents de définition et de détection de position. Les adresses de baie identifie l’emplacement physique des modules dans des baies de module. On utilise un modèle maître/esclave de communication, dans lequel un dispositif ou processus a une commande unidirectionnelle sur un ou plusieurs autres dispositifs.
[0009] Suivant un mode de réalisation donné à titre d’exemple, le système de mesure et de commande comprend un boîtier contenant une pluralité de modules adressables et programmables, dont l’un au moins comprend au moins l’un d’un élément de mesure, d’un élément logique, d’un élément de commande, d’un élément de contrôle et d’un élément de détection, une baie de module, qui peut être agrandie, les modules adressables et programmables étant montés sur la baie de module suivant une configuration séquentielle, de manière à ce que chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules adressables et programmables puisse être adressé sur la baie de module, sur la base d’un emplacement physique précis du chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules adressables et programmables suivant la longueur de la baie de module, et une unité principale de commande, configurée pour communiquer avec la pluralité de modules adressables et programmables, en adressant, par l’intermédiaire d’un réseau de communication, chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules adressables et programmables, et un sous-système de distribution d’énergie électrique, connecté à chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules adressables et programmables et configuré pour contrôler des entrées et des signaux de chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules adressables et programmables.
[0010] De préférence :
- le boîtier est intégré avec l’un quelconque d’un panneau de distribution, d’un tableau de distribution de services auxiliaires, d’un appareil électrique ou d’un panneau à bus ;
- l’unité principale de commande comprend une pluralité de diodes (DELs) électroluminescentes pour afficher un état présent du système, un état de communication et des modes de défaut ;
- chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules adressables et programmables est connecté à un ensemble individuel de sonde ;
- le système utilise un protocole de communication, qui permet d’exporter des données par l’intermédiaire de l’unité principale de commande vers un système extérieur de contrôle de l’énergie électrique ;
- l’unité principale de commande procure un accès de programmabilité à tout module, monté en aval, de la pluralité de modules adressables et programmables ;
- l’unité principale de commande est configurée pour recevoir de l’information de tension triphasée, lorsqu’elle est connectée à du courant alternatif de 120 à 600 V à 50/60 Hz ;
- l’unité principale de commande est configurée pour être alimentée par une source de courant continu, de manière à ce que l’unité principale de commande redistribue une énergie électrique requise à chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules adressables et programmables ;
- l’unité principale de commande est configurée en alternance pour être alimentée directement par une source de courant électrique alternatif au lieu de la source de courant électrique continu ;
- l’unité principale de commande est configurée pour communiquer avec le module adressable et programmable de la pluralité de modules adressables et programmables pour programmer le module adressable et programmable de la pluralité de modules adressables et programmables, afin de mettre à niveau leur microprogramme et de modifier tout bloc fonctionnel ou logique.
[0011] DESCRIPTION SUCCINCTE DES DESSINS [0012] La figure 1 est une représentation d’un système de mesure et de commande programmable à capteurs multiples, qui adresse des modules, pouvant être agrandis, dans des applications suivant un mode de réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention.
[0013] La figure 2 est une représentation d’un système de mesure et de commande programmable à capteurs multiples, qui adresse des modules, pouvant être agrandis, dans des applications suivant un mode de réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention.
[0014] La figure 3 illustre les détails d’une unité principale de commande suivant un mode de réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention.
[0015] La figure 4 illustre les détails d’un module programmable suivant un mode de réa4 lisation donné à titre d’exemple de la présente invention.
[0016] La figure 5 est une vue en élévation d’un système de mesure et de commande programmable à capteurs multiples monté suivant un mode de réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention.
[0017] La figure 6 est une vue éclatée du système de mesure et de commande programmable à capteurs multiples monté de la figure 5 suivant un mode de réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention.
[0018] La figure 7 est une vue de dessus d’une variété de baies de module ayant des mécanismes différents de définition et de détection de position suivant un autre mode de réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention.
[0019] La figure 8 indique des adresses de baie pour une mise à gauche sur des baies de module suivant un mode de réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention.
[0020] La figure 9 indique des adresses de baie pour une mise à droite sur des baies de module suivant un mode de réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention.
Description des modes de réalisation [0021] Pour faciliter une compréhension de modes de réalisation, de principes et de caractéristiques de la présente invention, ils sont expliqués ci-après, en se reportant à un mode de mise en œuvre dans des modes de réalisation donnés à titre illustratif. Ils sont décrits, en particulier, dans le contexte d’un système de mesure et de commande programmable à capteurs multiples, qui adresse des modules pouvant être agrandis, dans des applications de type mesurage. Le système peut comprendre des baies de module ayant des mécanismes différents de définition et de détection de position. Le système peut gérer, d’une manière commandée, le placement et le fonction de modules et de capteurs, qui mesurent le courant, la tension et la consommation d’énergie d’un système de distribution d’énergie électrique. Mais, des modes de réalisation de la présente invention ne sont pas limités à Tutilisation dans les dispositifs ou procédés décrits.
[0022] Les composants et matériaux décrits ci-après, comme constituant les divers modes de réalisation, sont donnés à titre illustratif et non limitatif. De nombreux composants et matériaux appropriés, qui effectueraient la même fonction ou une fonction similaire que les matériaux décrits, font partie de la portée de la présente invention.
[0023] Conformément à un mode de réalisation de la présente invention, la figure 1 est une représentation d’un système de mesure et de commande à capteur multiple programmable, qui adresse un ou plusieurs modules 7(l-n), pouvant être agrandis, dans des applications de type mesurage suivant un mode de réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention. Le un ou les plusieurs modules 7(l-n), pouvant être agrandis peuvent être des modules adressables et programmables. Des exemples d’autres modes de réalisation d’applications englobent un contrôle de puissance, une détection de l’environnement, une automatisation dans le bâtiment et des systèmes de sous-facturation.
[0024] Le système 5 de mesure et de commande programmable à capteurs multiples peut comprendre un nombre de composants discrets, qui peuvent être montés séparément. Le système 5 de mesure et de commande programmable à capteur multiple peut comprendre un boîtier 10, qui renferme les modules 7(l-n), pouvant être agrandis. Au moins l’un des modules 7, pouvant être agrandis, comprend un élément 11(1) de mesurage, un élément 11(2) logique, un élément 11(3) de commande, un élément 11(4) de contrôle et/ou un élément 11(5) de détection. Le boîtier 10 peut comprendre une baie 13 de module ayant une longueur 15 latérale. La baie 13 de module peut être agrandie en terme du nombre de modules 7, pouvant être agrandis, qui peuvent être montés ensemble dans le système 5. Le boîtier 10 peut être intégré à l’un quelconque d’un panneau de distribution, d’un panneau de services annexes, d’un appareil électrique ou d’un panneau à bus.
[0025] Chacun de la pluralité de modules 7(l-n), pouvant être agrandis, peut être monté sur la baie 13 de module suivant une configuration séquentielle telle que chacun de la pluralité de modules 7(l-n), pouvant être agrandis puisse être adressé sur la baie 13 de module, sur la base d’un emplacement 17(l-n) physique précis de chacun de la pluralité de modules 7(1-n), pouvant être agrandis, suivant la longueur 15 latérale de la baie 13 de module. Le boîtier 10 peut comprendre une unité 20 principale de commande, configurée avec la pluralité de modules 7(l-n), pouvant être agrandis, en les adressant par l’intermédiaire d’un réseau de communication. La baie 13 de module peut comprendre un interrupteur à curseur/un interrupteur rotatif/un interrupteur 60 à dépression pour adresser les modules 7(l-n).
[0026] Le système 5 de mesure et de commande programmable à capteurs multiples peut comprendre un sous-système 22 de distribution d’énergie électrique, couplé à chacun de la pluralité de modules 7(1-n) et est configuré pour contrôler des entrées et des signaux de chacun de la pluralité de modules 7(l-n), pouvant être agrandis. Chacun de la pluralité de modules 7(l-n), pouvant être agrandis, est connecté à un ensemble de capteurs individuels, tel que des capteurs 25(l-n).
[0027] Le système 5 de mesure et de commande programmable à capteurs multiples peut utiliser un protocole de communication, qui permet d’exporter des données, par l’intermédiaire de l’unité 20 principale de commande, vers un système 27 extérieur de contrôle de l’énergie électrique. L’unité 20 principale de commande procure un accès de programmabilité à tout module connecté en aval de la pluralité de modules 7(l-n), pouvant être agrandis.
[0028] L’unité 20 principale de commande est configurée pour recevoir de l’information de tension à 3 phases, lorsqu’elle est connectée à des signaux de 120 à 600 V en courant alternatif, à 50/60 Hz. L’unité 20 principale de commande est configurée pour être alimentée par une source 30(1) de courant électrique, de manière à ce que l’unité 20 principale de commande distribue, en outre, une énergie électrique requise à chacun de la pluralité des modules 7(1-n), pouvant être agrandis. En variante, l’unité 20 principale de commande est configurée pour être alimentée directement par une source 30(2) de courant alternatif au lieu de la source 30(1) de courant continu.
[0029] L’unité 20 principale de commande est configurée pour communiquer avec chacun de la pluralité de modules 7(l-n), pouvant être agrandis, afin de programmer chacun de la pluralité de modules 7(l-n), pouvant être agrandis, afin de mettre à niveau leur microprogramme et modifier tout bloc fonctionnel ou logique. L’unité 20 principale de commande est configurée pour effectuer une traduction d’une information 32 recueillie et pour fournir une interface avec une source extérieure. L’unité 20 principale de commande est configurée pour contrôler le bon état de tout module connecté de la pluralité de modules 7(1-n), pouvant être agrandis, en effectuant périodiquement une routine de test automatique.
[0030] L’unité 20 principale de commande, alors qu’elle communique avec des modules d’unité (PLC) de commande logique programmable parmi la pluralité de modules 7(1-n), pouvant être agrandis, est configurée pour pousser une logique configurée sur un module PLC, si cela est nécessaire. L’unité 20 principale de commande est configurée pour servir de traducteur ou effectuer une fonction de passerelle, dans laquelle des données enregistrées par un ou plusieurs modules adressables et programmables de la pluralité de modules 7(l-n), pouvant être agrandis, sont transmises à d’autres protocoles de l’industrie beaucoup utilisés. L’unité 30 principale de commande comprend un serveur 35 toile incorporé, accessible à un client final, pour effectuer une configuration embarquée et une revue de données locales. Le serveur 35 toile incorporé est un serveur toile, qui réside dans un dispositif matériel et est mis en œuvre dans le logiciel/microprogramme du dispositif matériel. On s’attend à ce que le serveur 35 toile incorporé réponde à des demandes d’un client, telles que des navigateurs de toile internet navigant sur des dispositifs informatiques (ordinateur/pc etc.). L’unité 20 principale de commande est connectée à un dispositif 37 d’affichage, ayant une interface homme machine (HMI), un utilisateur pouvant voir des données, accéder et revoir l’information 32 recueillie.
[0031] L’unité 20 principale de commande est connectée à des dispositifs 40 de réponse auxiliaire, comportant des systèmes de support audibles ou des dispositifs d’alerte pour fournir des alertes de système des conditions ou des réponses immédiates sur la base de l’information 32 recueillie. L’unité 20 principale de commande procure une consignation de l’information 32 recueillie sur une interface 42 de mémoire embarquée et comprend des unités 44 de mémoire amovibles/portables pour enregistrer des enregistrements de données, des enregistrements d’alerte et des enregistrements d’évènement du système.
[0032] L’unité 20 principale de commande comprend une pluralité de diodes électroluminescentes (DELs) 47 pour afficher un état instantané du système, un état de communication et des modes de défaut. L’unité 20 principale de commande comprend, en outre, un enregistreur 50, tel qu’un horodateur de données collectées pour permettre à un utilisateur final de noter l’instant de tous évènements et pour permettre une synchronisation dans le temps, en utilisant un protocole Network Time (NTP). L’unité 20 principale de commande comprend, en outre, une interface (RTCI) 52 d’horloge en temps réel pour donner à des logiciels et à des pages de toile incorporées une information d’horloge en temps réel pour un synchronisation temporelle alternée. L’unité 20 principale de commande comprend, en outre, un dispositif 54 de système de positionnement global (GPS) pour enregistrer un emplacement de l’unité principale de commande, en utilisant une synchronisation d’emplacement par le dispositif 54 GPS et fournir un emplacement sur la base d’une topologie du système ou d’une hiérarchie d’information. Dans un autre mode de réalisation, l’unité 20 principale de commande peut recevoir une information d’emplacement d’un dispositif GPS extérieur. L’unité 20 principale de commande comprend, en outre, un module (AM) 56 d’authentification à utiliser pour assurer un chiffrement et une authentification de communication entre l’unité 20 principale et une interface de réseau extérieure. Un exemple du module 56 d’authentification peut être une puce d’authentification ou un processeur, fournissant des paramètres ou des clés d’authentification précises. L’unité 20 principale de commande contient une radio 58 sans fil pour communiquer avec des dispositifs mobiles portables, afin d’accéder à des données et à des configurations et utilise un protocole de communication (par exemple, Modbus) 62 pour les communications.
[0033] Avec l’unité 20 principale de commande et la pluralité de modules 7(1-n), pouvant être agrandis, un utilisateur final n’a pas à traiter avec de multiples entités ou vendeurs ou produits pour monter un système distinct. Il n’y aura pas de systèmes individuels de mesure et de commande, qui peuvent avoir des protocoles de communication exclusifs, qui peuvent les empêcher de communiquer les uns avec les autres ou d’utiliser un système logiciel de contrôle intégré. Le sous-système 22 de distribution d’énergie électrique n’exige pas de monter des systèmes distincts, qui peuvent nécessiter leur propre source de courant, éléments d’interconnexion, etc.
[0034] En se reportant à la figure 2, elle illustre une représentation d’un système 200 de distribution d’énergie électrique, comprenant un système 205 de mesure et de commande programmable à capteurs multiples, qui adresse une pluralité de modules 210(l-m), pouvant être agrandis, dans des applications suivant un mode de réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention. Le système 200 de distribution d’énergie électrique comprend une pluralité de disjoncteurs 215(l-x), tels que 215(1-8). Le système 205 de mesure et de commande programme intégré à capteurs multiples comprend une unité 220 principale de commande couplée à la pluralité de modules 210(l-m), pouvant être agrandis. Le système 205 de mesure et de commande programmable intégré à capteurs multiples comprend, en outre, un ensemble 225 de capteur, couplé à chaque de la pluralité de modules 210(l-m), pouvant être agrandis. L’unité 220 principale de commande est couplée à une baie 230 de module.
[0035] Le système 200 de distribution d’énergie électrique comprend un boîtier 235, qui peut être intégré à l’un quelconque d’un panneau de distribution, d’un panneau de service auxiliaire, d’un appareil électrique ou d’un panneau à bus. Le boîtier 235 peut être une enceinte, qui représente un exemple de montage de l’unité 220 principale de commande et de la pluralité de modules 210(l-m), pouvant être agrandis, tels que passé en revue dans un type de montage. Ce montage constitue seulement un exemple du système 205 de mesure et de commande programmable intégré à capteurs multiples dans un panneau de distribution. On peut utiliser des baies de module différentes. Adresser la pluralité de modules 210(l-m), pouvant être agrandis, repose sur une définition d’interrupteurs coulissants, d’interrupteurs à poussée et d’interrupteurs tournants, par lesquels une adresse unique de la pluralité des modules 210(l-m), pouvant être agrandis, peut être identifiée.
[0036] En se reportant maintenant à la figure 3, elle illustre des détails de l’unité 220 principale de commande suivant un mode de réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention. L’unité 220 principale de commande peut comprendre un processeur 300 principal, tel qu’un processeur reposant sur ARM, passant sur un système opératoire, tel que Linux OS incorporé. Pour le fonctionnement d’un processeur de ce genre, il faut plusieurs périphériques extérieurs. Comme exemples de périphériques, on peut citer un module de mémoire à accès aléatoire, tel que SDRAM 302(1) pour effectuer une mémorisation temporaire ou un calcul temporaire ou informer l’unité 220 principale de commande. Comme exemples de périphériques, on peut citer une carte multimédia incorporée (eMMC) 302(2) pour supporter un élément de mémoire non volatile pour mémoriser le logiciel d’application pour l’unité 220 principale de commande.
[0037] L’unité 220 principale de commande exigera aussi des périphériques supplémentaires pour effectuer plusieurs fonctionnalités suivant les besoins. Comme exemples des périphériques supplémentaires, on peut citer une connexion 305 d’entrée de courant. Suivant l’application finale, l’unité 220 principale de commande peut être alimentée par une unité 307 d’alimentation en courant alternatif ou en courant continu. Comme exemples de périphériques supplémentaires, on peut citer, en outre, un connecteur 310 à microcarte SD. Ce connecteur 310 à microcarte SD est une interface de connecteur extérieure, qui permet à une unité de mémoire extérieure, telle qu’une microcarte SD, d’être insérée dans l’unité 220 principale de commande. L’unité 220 principale de commande peut comprendre des accès 315 (LAN) à un réseau local, tels que des accès à Ethemet/des accès RJ45, qui peuvent être utilisés pour permettre à l’unité 220 principale de commande d’accéder aux interfaces de logiciel et de matériel extérieures, pour permettre de la connectivité sur divers protocoles 317, tels que TCP/IP, BACnet, Ethernet IP, Profinet parmi d’autres. L’unité 220 principale de commande peut comprendre une interface 320 à accès Universal Serial Bus (USB), qui permet à une unité de mémoire extérieure, telle qu’un dispositif USB, d’être connectée à l’unité 220 principale de commande. En outre, l’accès USB peut être utilisé pour connecter d’autres dispositifs d’interface d’utilisateurs, tels qu’un clavier ou une souris, ou pour permettre à d’autres services logés dans USB, tels qu’une interface de radio cellulaire à montage USB, en variante au module 325 de radio cellulaire intérieur.
[0038] L’unité 220 principale de commande peut comprendre un module Wi-Ei 322. Le module Wi-Ei 322 peut être un module matériel, conçu pour fonctionner comme unité de commande Wi-Ei, pour faciliter une connexion Wi-Ei avec un réseau Wi-Ei extérieur. L’unité 220 principale de commande peut comprendre un module 325 de radio cellulaire. Le module 325 de radio cellulaire peut être un module de matériel conçu pour fonctionner en unité de commande radio cellulaire, afin de faciliter une connexion cellulaire avec un réseau cellulaire extérieur. L’unité 220 principale de commande peut comprendre un connecteur 327 d’entrée/sortie à impulsion. Le connecteur 327 d’entrée/sortie à impulsion peut fournir une interface pour une capacité d’entrée d’impulsion numérique et de sortie d’impulsion numérique de l’unité 220 principale de commande à mettre en interface avec d’autres entités extérieures, qui fournissent des impulsions numériques ou qui sont actionnées par des impulsions numériques. L’unité 220 principale de commande peut comprendre des opto-isolateurs 330, qui peuvent être utilisés pour procurer une isolation électrique supplémentaire de l’unité 220 principale de commande par rapport à des entités extérieures.
[0039] L’unité 220 principale de commande peut comprendre une interface 332 de connexion Profibus. Par un émetteur-récepteur 334 Profibus isolé électriquement, l’interface 332 de connexion Profibus peut procurer une connexion à des dispositifs extérieurs, qui communiquent par le protocole Profibus. L’unité 220 principale de commande peut comprendre une interface 336 de connexion à des unités terminales éloignées (RTU). Par un module 338, d’émetteur-récepteur RS485 isolé électriquement, l’interface 336 de connexion à des RTU peut fournir une connexion à des dispositifs extérieurs, qui communiquent par le protocole Modbus.
[0040] L’unité 220 principale de commande peut inclure des accès LAN 340 pour une connexion de module. En utilisant des émetteurs-récepteurs 342 RS485 isolés, les accès LAN 340 peuvent être utilisés pour procurer une communication entre l’unité 220 principale de commande et une baie de module associée, logeant les modules 7(l-n) ou 210(l-m) utilisant le protocole Modbus. Le système 5 de mesure et de commande programmable à capteur multiple ou le système 205 de mesure et de commande programmable intégré à capteur multiple peuvent utiliser le protocole Modbus, qui est un protocole de communication en série pour des dispositifs industriels connectés par électronique. Un dispositif maître/unité de commande de supervision communique avec de multiples unités terminales éloignées (esclave) (RTU), soit par une interface matérielle série, soit par une interface TCP/IP.
[0041] L’unité 220 principale de commande peut comprendre un interface 345 d’entrée de phase. L’unité 220 principale de commande peut être aussi mise en interface avec des phases (A, B, C et neutre (N)) extérieures d’un système de distribution électrique pour obtenir deux effets : du courant alternatif, dans le cas où le système est alimenté par une source de courant alternatif et/ou une information de tension et de qualité d’énergie en relation à une tension limitée, qui peuvent être, en outre, analysés et traités dans un bloc 347 de traitement du signal. L’unité 220 principale de commande peut comprendre un lecteur 350 de carte intelligente. L’unité 220 principale de commande peut fonctionner en interface de lecteur de carte intelligente, dans le cas où l’unité 220 principale de commande est utilisée dans un kiosque ou dans une unité d’interface de client. L’unité 220 principale de commande peut comprendre un lecteur 352 de température REID. L’unité 220 principale de commande peut aussi être en interface avec des capteurs d’environnement passifs isolés, tels que les capteurs de température des capteurs de pression, qui sont actionnés par un module radio pour lire et recevoir de l’information. L’unité 220 principale de commande peut comprendre un module 355 de cheminement ou maillé. L’unité 220 principale de commande peut loger aussi un module radio pour communiquer avec le réseau de cheminement ou maillé. L’unité 220 principale de commande peut comprendre une interface 360 de sortie HDMI. L’unité 220 principale de commande peut fonctionner avec un dispositif d’affichage apparié, tel qu’un moniteur pour donner certaines informations vidéo par l’intermédiaire du protocole HDMI à afficher sur le dispositif d’affichage extérieur. L’unité 220 principale de commande peut comprendre des DELs 362 pour afficher une information de statut. L’unité 220 principale de commande peut comprendre une interface (RTCI) 365 d’horloge en temps réel. L’unité 220 principale de commande peut comprendre un module (AM) 370 d’authentification.
[0042] La figure 4 illustre des détails d’un module 400 programmable et adressable suivant un mode de réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention. Le module 400 programmable et adressable comprend une microunité 405 de commande. La microunité 405 de commande sert à loger un programme 407 de logiciel pour commander une puissance ou une indication de communication de DEL 410, contient un module de logiciel pour traiter la communication avec une baie de modules par un connecteur 415 de baie de module et par la baie de module vers une unité principale extérieure de commande du système, contient un module de logiciel pour traiter un bloc 420 de comparateur, des signaux d’entrée reçus du transformateur/capteur, par l’intermédiaire d’un connecteur 425 de transformateur/capteur et contient un module 430 de logiciel de traitement de signal numérique (DSP) pour faire une analyse plus poussée du signal ou des signaux fourni(s) par un analyseur 435 DSP/moteur/logique de calcul de mesurage. La microunité 405 de commande comprend un module 437 de communication, qui donne une capacité de communication.
[0043] L’analyseur 435 DSP/moteur de calcul de mesurage/logique a un module de matériel/logiciel, qui peut effectuer seul un traitement d’un signal numérique sur les signaux arrivant d’un ensemble de capteur, par l’intermédiaire de l’interface de connecteur de capteur. Un moteur de calcul peut être un ASIC analogique du commerce ou un ASIC à signal mixe client, effectuant des activités supplémentaires, telles que calculant les constituants de mesurage à partie des signaux de tension et de courant fournis par les capteurs extérieurs. Le moteur de calcul peut effectuer aussi une mesure de la qualité du courant reposant sur les composants habituels. Il peut servir aussi d’analyseur logique pour les ensembles logiques extérieurs, tels qu’éléments d’entrée/sortie de commande numérique. Le module 400 programmable et adressable comprend, en outre, un émetteur-récepteur 440 du type RS485, qui est un bloc matériel, qui commande la réception et l’émission d’information par l’intermédiaire du connecteur 415 de baie de module.
[0044] La figure 5 illustre une vue en élévation d’un système 500 de mesure et de commande programmable installé à un capteur multiple suivant un mode de réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention. Le système 500 de mesure et de commande programmable installé à un capteur multiple comprend une unité 505 principale de commande et une pluralité de modules 510(l-n), tels que des modules de mesure, une pluralité de baies 515(l-r) de module, telles que 515(1-2), une pluralité de transformateurs (CTs) 520(1-m) de courant et un câble 525 isolé de type cat6. Les transformateurs de courant (CT) sont des composants utilisés dans la mesure d’un courant alternatif. Ce sont des composants passifs. Le courant mesuré passe dans un conducteur de système. La sortie du CT est un courant diminué d’un facteur d’échelle, qui est transformé en tension par une résistance de charge au sein du module.
[0045] En utilisant une configuration permise par la toile et un affiche de données en temps réel, on peut voir des relevés d’information (tels que tension, courant, puissance et énergie) du système, de n’importe où, en utilisant des navigateurs de toile normalisés, tels que Explorer Internet et Chrome. La configuration permise par la toile peut fournir un accès authentifié à de nombreuses fonctions communes, telles que des réglages du système, des réglages globaux, une configuration de ramification, une donnée en temps réel, des diagnostics, une consignation de données et une gestion d’utilisateur.
[0046] La figure 6 est une vue éclatée du système 500 de mesure et de commande programmable monté à capteur multiple de la figure 5, suivant un mode réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention. Le système 500 de mesure et de commande programmable monté à capteur multiple comprend l’unité 505 principale de commande, la pluralité de modules 510(l-n), la pluralité de baies 515(l-r) de module, la pluralité de transformateurs (CTs) de courant 520(1-m) et le câble 525 isolant de type cat6.
[0047] Le système 500 de mesure et de commande monté programmable à capteur multiple comprend, en outre, une interface 605 Modbus TCP/IP et un interrupteur 610, qui lui est couplé. L’interrupteur 610 peut être couplé à un système 615 de contrôle d’énergie électrique et un système 620 de gestion de bâtiment et à un traducteur 625 de protocole extérieur du commerce. Un pluralité de baies 515(l-r) de module (par exemple, rail gauche des baies 515(1-2) de module et rail droit des baies 515(1-2) de module peut être connecté à l’unité 505 principale de commande.
[0048] La figure 7 est une vue en plan de diverses baies 700(1-5) de module, ayant des mécanismes différents de définition de position et de détection suivant un autre mode de réalisation donné à titre d’exemple de la présente invention. Les baies 700(1-5) de module sont des supports des modules 510(1 -n). Sont incorporés dans une baie, l’adressage interne pour la communication d’information des modules 510(l-n) à l’unité 505 principale de commande par l’intermédiaire de câbles Ethernet. Un interrupteur à tiroir à deux voies peut être disponible sur les baies de module en les positions 9, 15 et 21 pour l’adressage de module, tandis qu’un interrupteur tournant peut être disponible pour régler l’adressage sur les baies en position 3 et 6. Par exemple, positionnement d’une baie de module identifiée par un interrupteur 705 rotatif ou par un interrupteur 710 à curseur. Un autre procédé peut inclure une combinaison d’interrupteurs à dépression à plusieurs position, qui permet à l’utilisateur d’identifier la position des modules dans les baies.
[0049] Chaque module 510 lit l’adresse à partir des baies 700(1-5) de module désignées par son emplacement et peut recevoir de l’information de son élément de capteur respectif. Chaque module 510, dans un mode de réalisation, peut être un mesureur indépendant, qui échantillonne des signaux de I & V disponibles, traite ces signaux en utilisant les algorithmes de système d’énergie incorporés et communique ces paramètres à l’unité
505 principale de commande. Le phasage est fixé, par un interrupteur à poussée, sur le module 510, sur un équipement électrique normalisé à phase A, B et C, en allant de gauche à droite, de haut en bas ou d’avant en arrière. Une DEL verte, orange ou jaune indique la phase choisie pour le mesureur une fois que l’interrupteur à dépression a été mis en la position souhaitée. Lorsque le module 510 est sous tension et communique correctement avec l’unité de commande, la DEL, indiquant qu’il y a du courant, affichera un motif clignotant précis.
[0050] Une seule unité de commande, comme l’unité 505 principale de commande, est nécessaire par système. L’unité 505 principale de commande peut être configurée pour combiner des points singuliers en des mesureurs à 1, 2 et 3 phases. Cette information est vue en temps réel ou communicable au système par les interfaces de communication.
[0051] La conception modulaire du système 500 de mesure et de commande programmable monté à capteurs multiples permet, pour la mise en clientèle, de s’adapter à de grands et petits besoins de mesurage. Les simples modules 510 encliquetables facilitent l’entretien et peuvent être adaptés à n’importe quel panneau de distribution et à tous les panneaux de services auxiliaires à connexion par l’avant, en supprimant le besoin de grand poste de mesurage. Le module 510, lorsqu’il est assemblé dans l’ensemble de baie des baies 700(1-5) de module a un encliquetage audible, lorsqu’il est mis en position, en produisant ainsi un signal de réaction à Γutilisateur, lui indiquant que le montage est correct. Les câbles de communication connectent les baies 700(1-5) de module à l’unité 505 principale de commande et connectent des baies 700(1-5) de module ensemble en série. Des longueurs multiples sont disponibles pour s’adapter à une grande diversité de configurations de panneau de distribution et de panneau de services auxiliaires.
[0052] Le montage du système 500 de mesure et de commande programmable à capteurs multiples avec des panneaux de distribution et des panneaux de services auxiliaires se fait avec un temps d’installation réduit et moins de danger pour le monteur. Il n’y a pas de composants pour conserver une trace ou le montage dans le champ, de sorte que la perte de pièces ou leur mauvais câblage est supprimée. Les outils normalisés reposant sur une mise en toile dans l’installation du système 500 de mesure et de commande programmable à capteur multiple permette une vue facile et rapide de l’information du système. Il est facile d’ajouter ultérieurement des modules grâce à la conception modulaire et au système de baie du montage du système 500 de mesure et de commande programmable à capteur multiple.
[0053] Le système 500 de mesure et de commande programmable monté à capteurs multiples peut communiquer avec Modbus RTU/BACnet MSTP par l’intermédiaire de RS485, Modbus TCP, BACnet IP, SNMP parmi d’autres protocoles par Tintermédiaire d’un accès Ethernet avec des systèmes extérieurs. Les pages de toile de l’unité de commande sont utilisées aussi pour configurer le système 500 de mesure et de commande programmable monté à capteur multiple à l’application. Les modules 510 sont configurés pour s’encliqueter dans les ensembles de baie des baies 700(1-5) de module. Les ensembles de baie sont dimensionnées suivant le nombre de modules, qui s’adapteront dans chacun d’entre eux et se présentent sous la forme de configurations à 3, 6, 9, 15 et 21 modules.
[0054] Le système 500 de mesure et de commande programmable installé à capteurs multiples peut intégrer le module 510 dans divers réseaux normalisés d’industrie. Les données que le mesureur mesure peuvent être rendues disponibles pour d’autres dispositifs, en utilisant Modbus RTU, ou Modbus/TCP. Les modules 510, dans un environnement donné, procurent tous les paramètres d’énergie commun, actif, réactif et apparent : kWh, kVARh, et kVAh. Des enregistrements d’énergie peuvent être consignés automatiquement sur un programme programmé par un système de supervision.
[0055] Le système 500 de mesure et de commande programmable installé à capteurs multiples a deux entrées d’impulsion numérique constituées dans l’unité 505 principale de commande. On peut utiliser ces entrées, mais sans limitation, pour donner des mesures d’eau et de gaz dans le système de supervision.
[0056] En utilisant le protocole Modbus RTU, les modules 510 peuvent agir comme dispositifs esclave Modbus, en rendant toute donnée en temps réel disponible par le protocole Modbus RTU. Les dispositif maître Modbus, connectés au module 510, peuvent accéder (lire) à cette donnée ou écrire des données dans les registres du module 510, en faisant des changements de configuration au dispositif et en faisant débuter des actions de commande. Le module 510 est configuré pour s’adapter facilement dans l’ensemble de baie des baies 700(1-5) de module.
[0057] En se reportant à la figure 8, elle montre des adresses 800 de bus pour la mise à gauche sur des baies à 9, 15 et 21 modules et des mises de 0 à 7 sur des baies à 3 modules et de 0 à 3 sur des baies à 6 modules. La figure 9 indique des adresses 900 de bus pour des mises à droite sur des baies à 9, 15 et 21 modules et 8-E sur des baies à 3 modules, 4 à 7 sur des baies à 6 modules. Les baies à 3 et 6 modules peuvent être utilisées comme un prolongement de n’importe laquelle des autres baies ou paires de baies. Les mises en position doivent être telles qu’aucune adresse ne soit utilisée plus d’une fois. Une duplication d’adresses signifiera une erreur de montage.
[0058] Bien que l’on ait décrit ici un module de mesureur, une gamme d’un ou de plusieurs autres types de modules programmables et adressables sont envisagés aussi par la présente invention. On peut, par exemple, mettre en œuvre d’autres types de modules non mesureurs, reposant sur une ou plusieurs caractéristiques présentées ci-dessus, sans sortir de l’esprit de la présente invention.
[0059] Les techniques décrites dans le présent mémoire sont particulièrement utiles pour une architecteur de système de dispositif maître/dispositif esclave. Maître/esclave est un modèle de communication ou un dispositif ou un procédé qui a une commande unique directionnelle sur un ou plusieurs autres dispositifs. Dans certains systèmes un maître est élu dans un groupe de dispositif éligible, les autres dispositifs jouant le rôle d’esclaves. Maître/esclave est un modèle d’un protocole de communication, dans lequel un tel dispositif ou procédé (connu comme étant le maître) commande un ou plusieurs autres dispositifs ou procédés (connu comme étant les esclaves). Une fois que la relation maître/esclave est établie, la direction de commande va toujours du maître à l’esclave ou aux esclaves. Bien que des réalisations particulières soit décrites en termes de l’architecture de système à dispositif maître - dispositif esclave, les techniques décrites dans le présent mémoire ne sont pas limitées à l’architecture d’un système à dispositif maître - dispositif esclave mais peuvent être utilisées aussi avec d’autres circuits ou dispositifs numériques ou analogiques d’architecture de communication.
[0060] Bien que des modes de réalisation de la présente invention aient été décrits sous forme d’exemple, il va de soi pour l’homme de métier que l’on peut y apporter de nombreuses modifications, additions et suppressions, sans sortir de l’esprit et de la portée de l’invention et de ses équivalences.
[0061] Des modes de réalisation et leurs diverses caractéristiques et détails avantageux sont expliqués plus complètement en se reportant aux modes de réalisation non limitatifs, qui sont illustrés dans les dessins annexés et exposés en détail dans la description qui va suivre. Les descriptions de matière, de départs, techniques de traitements, composants et équipement bien connus sont omis, de manière à ne pas obscurcir, sans nécessité, des modes de réalisation de détail. Mais, il va de soi que la description détaillée et les exemples précis, tout en indiquant des modes de réalisation préférés, sont donnés à titre d’illustration seulement et, en aucune façon, ne sont limitatifs. Divers remplacements, modifications, additions et/ou réarrangements, dans la portée et/ou dans l’esprit du concept inventif sous-jacent, apparaîtront à l’homme du métier à partir de cet exposé.
[0062] Telles qu’utilisées dans le présent mémoire, les expression « comprennent », « comprenant », « inclues », « incluant », « a », « ayant » ou toute autre variation sont destinées à ouvrir une inclusion non exclusive. Par exemple un procédé, un objet ou un dispositif, qui comprend une énumération d’éléments, n’est pas limité nécessairement à seulement ces éléments, mais peut comprendre d’autres éléments non énumérés expressément ou inhérent à un tel processus, objet ou dispositif.
[0063] En outre, tout exemples ou illustrations donnés dans le présent mémoire ne doivent pas être considérés, en aucune façon, comme des restrictions, des limites ou comme exprimant des définitions de tout termes avec lesquels ils sont utilisés. Au lieu de cela, ces exemples ou illustrations doivent être considérés comme étant décrits par rapport à un mode de réalisation particulier et seulement à titre d’illustration. L’homme du métier comprendra que tout terme avec lesquels ces exemples ou ces illustrations sont utilisés englobera d’autres modes de réalisation, qui peuvent ou peuvent ne pas être donnés avec lui ou ailleurs dans l’exposé et l’intention est d’inclure tous ces modes de réalisation dans la portée de ces termes.
[0064] Dans l’exposé précédent, l’invention a été décrite en se reportant à des modes de réalisation précis. Toutefois, l’homme du métier comprendra que l’on peut y apporter diverses modifications et changements sans sortir de la portée de l’invention. C’est pourquoi l’exposé et les figures doivent être regardés dans un sens illustratif plutôt que restrictif et on entend inclure dans la portée de l’invention toutes modifications de ce genre.
[0065] Bien que l’invention ait été décrite par ces modes de réalisation précis, ces modes de réalisation sont seulement illustratifs et non limitatifs de l’invention. La description de modes de réalisation de l’invention ne vise pas à être exhaustive ou à limiter l’invention aux formes précises, qui sont décrites (et en particulier, l’inclusion de tout mode de réalisation particulier, caractéristique ou fonction n’est pas destinée à limiter la porter de l’invention à un mode de réalisation, une caractéristique ou une fonction de ce genre). Bien plutôt l’intention est que la description décrite des modes de réalisation, caractéristiques et fonctions à titre illustratif, afin de fournir à un homme du métier le contexte nécessaire pour comprendre l’invention, sans pour autant limiter l’invention à un mode de réalisation, une caractéristique ou une fonction décrite particulièrement. Bien que l’on ait décrit ici des modes de réalisation et des exemples précis à des fins d’illustration, on peut y apporter diverses modifications équivalentes sans sortir de l’esprit et de la portée de l’invention, comme le comprend l’homme du métier. Comme indiqué, ces modifications peuvent être faites à l’invention à la lumière de la description précédé de modes de réalisation de l’invention et doivent être englobées dans l’esprit et la portée de l’invention. Ainsi, bien que l’invention ait été décrite dans le présent mémoire en se reportant à ces modes de réalisation particuliers, l’intention est de laisser une latitude de modification de divers changements et substitutions aux exposés précédents et il va de soi que, dans certains cas, certaines caractéristiques des modes de réalisation de l’invention seront utilisées sans une utilisation correspondante d’autres caractéristiques, sans pour autant sortir de la portée et de l’esprit de l’invention. On peut donc faire de nombreuses modifications pour adapter une situation ou un matériau particulier à la portée et à l’esprit essentiel de l’invention.
[0066] Les phrases « dans un mode de réalisation », « dans un seul mode de réalisation », ou « dans un mode de réalisation précis » ou une terminologie analogue en divers points de cet exposé ne se réfère pas nécessairement au même mode de réalisation. En outre, les caractéristiques, structures ou traits particuliers de tout mode de réalisation particulier peuvent être combinés de toute manière appropriée avec un autre mode de réalisation ou avec tous les autres modes de réalisation. Il va de soi que d’autres variations et modifications des modes de réalisation décrits dans le présent mémoire sont possibles à la lumière des enseignements du présent mémoire et doivent être considérés comme une partie de l’esprit de la portée de l’invention.
[0067] Dans la description, on a fourni de nombreux détails précis, tels que des exemples de composants et/ou de procédés, pour donner une compréhension poussée des modes de réalisation de l’invention. L’homme du métier reconnaîtra toutefois que l’on peut pratiquer un mode de réalisation sans l’un ou plusieurs des détails précis ou avec d’autres dispositifs, systèmes, ensembles, procédés, composants, matériaux, parties et/ ou analogues. Dans d’autres cas, des structures, composants, systèmes, matériaux ou opérations bien connus ne sont pas représentés ou décrits spécifiquement en détail pour éviter d’obscurcir des aspects de modes de réalisation de l’invention. Bien que l’invention puisse être illustrée en utilisant un mode de réalisation particulier, cela n’est pas une limite et ne limite pas l’invention à n’importe quel mode de réalisation particulier et l’homme du métier reconnaîtra que des modes de réalisation supplémentaires peuvent être compris facilement et font partie de cette invention.
[0068] On comprend aussi que l’un ou plusieurs des éléments décrits dans les dessins/ figures peuvent être mis en œuvre aussi d’une manière plus séparée ou intégrée, ou même retirés ou rendus inopérant dans certains cas, selon que cela est utile à une application particulière.
[0069] Les bénéfices, d’autres avantages et solutions aux problèmes ont été décrits ci-dessus en regard de modes de réalisation précis. Toutefois, les bénéfices, avantages, solutions à des problèmes et tous composants qui peuvent faire qu’un bénéfice, avantage ou une solution se produit ou devient plus accentué ne sont pas à considérer comme une caractéristique ou un composant déterminant nécessaire ou essentiel.

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Système (5) de mesure et de commande, caractérisé en ce qu’il comprend : un boîtier (10) contenant : une pluralité de modules (7(1 à n)) adressables et programmables, dont l’un au moins comprend au moins l’un d’un élément (11(1)) de mesure, d’un élément (11(2)) de logique, d’un élément (11(3)) de commande, d’un élément (11(4)) de contrôle et d’un élément (11(5)) de détection, une baie (13) de module, qui peut être agrandie, les modules (7(1 à n)) adressables et programmables étant montés sur la baie (13) de module suivant une configuration séquentielle, de manière à ce que chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules (7(1 à n)) adressables et programmables puisse être adressé sur la baie (13) de module, sur la base d’un emplacement (17(1 à n)) physique précis du chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules (7(1 à n)) adressables et programmables suivant la longueur (15) de la baie (13) de module et une unité (20) principale de commande, configurée pour communiquer avec la pluralité de modules (7(1 à n)) adressables et programmables, en adressant, par l’intermédiaire d’un réseau de communication, chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules (7(1 à n)) adressables et programmables et un sous-système (22) de distribution d’énergie électrique, connecté à chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules (7(1 à n)) adressables et programmables et configuré pour contrôler des entrées et des signaux de chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules (7(1 à n)) adressables et programmables. [Revendication 2] Système (5) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (10) est intégré avec l’un quelconque d’un panneau de distribution, d’un tableau de distribution de services auxiliaires, d’un appareil électrique ou d’un panneau à bus. [Revendication 3] Système suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’unité (20) principale de commande comprend : une pluralité de diodes (DELs) (47) électroluminescentes pour afficher un état présent du système, un état de communication et des modes de défaut. [Revendication 4] Système (5) suivant l’une quelconque des revendications précédentes,
    caractérisé en ce que chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules (7(1 à n)) adressables et programmables est connecté à un ensemble (25(1 à n)) individuel de sonde. [Revendication 5] Système (5) suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système (5) utilise un protocole (62) de communication, qui permet d’exporter des données par l’intermédiaire de l’unité (20) principale de commande vers un système (27) extérieur de contrôle de l’énergie électrique. [Revendication 6] Système (5) suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité (20) principale de commande procure un accès de programmabilité à tout module, monté en aval, de la pluralité de modules (7(1 à n)) adressables et programmables. [Revendication 7] Système (5) suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité (20) principale de commande est configurée pour recevoir de l’information de tension triphasée, lorsqu’elle est connectée à du courant alternatif de 120 à 600 V à 50/60 Hz. [Revendication 8] Système (5) suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité (20) principale de commande est configurée pour être alimentée par une source (39(1)) de courant continu, de manière à ce que l’unité (20) principale de commande redistribue une énergie électrique requise à chaque module adressable et programmable de la pluralité de modules (7(1 à n)) adressables et programmables. [Revendication 9] Système (5) suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l’unité (20) principale de commande est configurée en alternance pour être alimentée directement par une source (30(2)) de courant électrique alternatif au lieu de la source (30(1)) de courant électrique continu. [Revendication 10] Système (5) suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité (20) principale de commande est configurée pour communiquer avec le module adressable et programmable de la pluralité de modules (7(1 à n)) adressables et programmables pour programmer le module adressable et programmable de la pluralité de modules (7(1 à n)) adressables et programmables, afin de mettre à niveau leur microprogramme et de modifier tout bloc fonctionnel ou logique.
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