NL8502561A - Controle- en regelsysteem. - Google Patents

Description

I * 60.77.787

De Heer C.J. Kleist, Amsterdam CONTROLS- EN REGELSYSTEEM

De uitvinding betreft een controle- en regelsysteem voor ten minste één ruimte, waarin energie verbruikende inrichtingen aanwezig zijn, voorzien van schakelmogelijkheden om onnut energieverbruik te beperken, waarbij 5 de besturing geschiedt door een beslissingseenheid, welke daartoe informatie betreffende het energie verbruikende proces ontvangt van ten minste één sensor.

Een dergelijke controle- en regelsysteem voor verlichting is reeds bekend uit de PCT-octrooiaanvrage met 10 publicatienummer EP-0 069 745. Het systeem volgens deze aanvrage is uitgerust met een aanwezigheidsdetector en een lichtsensor en kent slechts één schakelgroep, zodat het licht aan- of uitgeschakeld wordt. Voorts kan aan de installatie gekoppeld worden een rook- en/of hitte 15 detector voor brandmelding, waarbij een alarmsignaal direct naar de brandweerkazerne kan worden gezonden of een warmtedetector voor het regelen van de temperatuur in de desbetreffende ruimte, waarbij de verwarming respectievelijk de airconditioning aan- of afgeschakeld 20 kunnen worden, terwijl voorts een inbraakalarm kan worden gerealiseerd.

Door het aan/uit-karakter van de bediening van de lichten, de verwarming of de airconditioning, zal een nagenoeg constant minimumniveau in stand worden gehou-25 den: een minimaal lichtniveau, een minimale kamertemperatuur of een minimale vochtigheidsgraad. Bij kleine afwijkingen onder het minimumniveau, dat permanent vastligt in een ROM-geheugen, zal enige "overshoot" optreden, wanneer ineens alle energie verbruikende ^ 2 5 6 1 -2- inrichtingen (licht, verwarming of airconditioning) bijgeschakeld worden. Wordt deze "overshoot" teruggekoppeld, dan treedt bij een snel proces als het inschakelen van het licht een instabiele schakel-5 toestand op: het licht gaat aan-uit-aan etc. Bij ietwat tragere processen zoals verwarming hangt dit af van de grootte van de afwijking en de traagheid van het proces.

Het systeem volgens de uitvinding beoogt een energie-10 verbruikend proces te regelen binnen variabele grenzen, zodat een "overshoot" beperkt wordt en instabiliteit voorkomen wordt.

Het systeem volgens de uitvinding bereikt dit gestelde doel, doordat het systeem programmeerbaar is en daartoe 15 is voorzien van middelen voor het instellen van ener-gieverbruiksparameters en dat het systeem voorts is voorzien van een aantal uitgangslijnen, welke ingericht zijn voor het aansturen van parallel werkende energie-verbruikende inrichtingen, één en ander zodanig, dat 20 een fijn regeling van het energie verbruikende proces mogelijk is tot binnen de grenzen, welke door de instelling van de energieverbruiksparameters zijn ingesteld.

Het voordeel van het systeem volgens de uitvinding is, 25 dat elk gewenst energieniveau naar behoefte kan worden ingesteld of vervangen door een ander, en dat dit energieniveau ook daadwerkelijk en constant wordt geëffectueerd, zonder een grote "overshoot" ten gevolge van het gelijktijdig bij schakelen van alle energie 30 verbruikende inrichtingen of een daaruit mogelijk volgende instabiliteit. Door de energie verbruikende 3502561

. J

-3- inrichtingen per groep- bij te schakelen wordt grote "overshoot" voorkomen.

De uitvinding zal thans aan de hand van een uitvoe- ringsvoorbeeld onder verwijzing naar de figuren nader 5 worden toegelicht.

Figuur 1 toont een blokdiagram van de functionele componenten van een uitvoeringsvoorbeeld volgens de uitvinding; en figuur 2 toont een blokdiagram van de procesmatige 10 regeling van het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 1.

Figuur 1 toont dat het systeem is opgebouwd uit: - een omzetter 1 voor omzetting van de vo*or de energie verbruikende inrichting 2 relevante 15 fysische grootheid in een analoog elektrisch signaal; een analoog-digitaal omzetter 3 (A/D-conver-tor) voor het omzetten van het analoge elektrische signaal in een digitaal signaal; 20 - een filter 4 voor het onderdrukken van stoor- signalen; een programmeerbare beslissingseenheid 5 voor het vergelijken van het meetsignaal met de ingestelde energieverbruiksparameters en het 25 nemen van een beslissing op grond van de uitkomst van deze vergelijking; en 8502 581 i, -4- een aantal uitgangslijnen 6 voor het aansturen van parallel werkende energie verbruikende inrichtingen 2.

De beslissingseenheid bestaat uit een microprocessor 7, 5 een RAM-geheugen 9 en een keyboard 8 voor het programmeren van de energieverbruiksparameters in het RAM-ge-heugen 9. Voor het opslaan van de permanente programmatuur kan op bekende wijze gebruik worden gemaakt van een ROM-, PROM- of EPROM-geheugen 10.

10 Daar een TTL-signaal, zoals afgegeven door een gangbare microprocessor 7, slechts klein is in verhouding met de voedingsspanning voor de aan te sturen energie verbruikende inrichting 2, dient het TTL-signaal van een uitgangslijn 6 versterkt te worden middels per lijn één 15 versterker 11 ofwel moeten de uitgangslijnen 6 elek-tronische vermogensschakelaars 12 besturen voor het aan- of uitschakelen van de groepen parallel werkende energie verbruikende inrichtingen 2.

Figuur 2 illustreert de procesgang van het controle- en 20 regelsysteem. De fysische grootheid welke behoort bij het proces 13 heeft op elk moment een momentane waarde, welke waarde door de omzetter 1 wordt omgezet in een analoog elektrisch signaal. Het analoge elektrische signaal wordt door een A/D convertor 3 omgezet in een 25 voor de microprocessor hanteerbaar digitaal signaal.

Dit signaal wordt vervolgens gefilterd (filter 4) teneinde stoorsignalen te onderdrukken.

Na de filtering wordt de gemeten signaalgrootte vergeleken met een ingestelde energieverbruiksparameter 14, 85 02 56 1 -5-

JS

terwijl op dit vergelijkingspunt eveneens de hysteresis 15 van de regeling in de vergelijking wordt betrokken.

Op grond van de uitslag van deze vergelijking wordt een commando "aan" of "uit" gegeven voor de eerstvolgende 5 groep energie verbruikende inrichtingen 2. Voordat dit commando echter op een uitgangslijn 6 mag komen, wordt het eerst enige tijd opgeslagen. Daartoe is er in het programma van de microprocessor 7 een tijdsvertraging 16 ingebouwd tussen het nemen van een beslissing en het 10 doorgeven van het commandosignaal aan de uitgangslijnen 6, waarbij tijdens de tijdsvertraging 16 het vertraagde commandosignaal elk moment aan vergelijking met de, op dat moment genomen nieuwe beslissing, onderhevig is.

Wanneer het commandosignaal binnen de vertragingstijd 15 weer terugvalt, wordt geen aktie ondernomen. Het ver- % traagde commandosignaal wordt vergeleken mej: het momentele en aktie zal pas mogen worden ondernomen als beide signalen aan elkaar gelijk zijn. Dit gebeurt in een tweede vergelijkingsblok 17.

20 Na het verlaten van dit vergelijkingsblok 17 moet aan het commandosignaal nog een van tevoren ingestelde handinstelling 18 worden toegevoegd in een totalisator 19, waarna het commandosignaal op de uitgangslijn 6 komt. De handinstelling 18 geldt hier als een "over-25 ride" mogelijkheid, bijvoorbeeld voor gevallen waarin zeer tijdelijk andere dan de geprogrammeerde condities gewenst zijn. Van de uitgangslijn 6 wordt weer de hysteresis 15 afgetakt voor meegekoppelde correctie.

Het commandosignaal op de uitgangslijn 16 kan worden 30 versterkt middels een versterker 11 of een elektronische vermogensschakelaar 12, b.v. een relais, besturen en op deze wijze de energie verbruikende inrichting 2 33 02 55 1 -6- sturen, waardoor de fysische grootheid van het proces 13 verandert.

Teneinde te voorkomen dat er instabiliteit optreedt van de regeling en het proces 13, doordat de regeling in-5 grijpt in het proces 13, is de microprocessor 7 zodanig geprogrammeerd, dat de tijdsvertraging 16 bestaat uit een voorgeprogrammeerde tijdsvertraging 20 en een procesafhankelijke tijdsvertraging 21, waarbij de kortste van deze twee uitmaakt op welk moment een com-10 mandosignaal op de uitgangslijn 6 komt.

De procesafhankelijke tijdsvertraging 21 is omgekeerd evenredig met het verschil van de gemeten waarde van de relevante fysische grootheid en de ingestelde energie- verbruiksparameters.

% 15 Zou bijvoorbeeld in het geval van lichtsturing een kleine wisseling in de proceswaarde optreden (een wolk verduistert de zon), dan mag niet meteen de verlichting aangaan om vervolgens weer uit te gaan. Treedt daarentegen een grote wisseling op (een rolluik wordt neer-20 gelaten), dan dient wel op zeer korte termijn de verlichting aan te gaan.

Het is gebleken, dat drie parallelle groepen, bijvoorbeeld drie verlichtingseenheden in één armatuur, waarbij elke verlichtingseenheid tot een eigen groep be-25 hoort, voldoende zijn voor het op een gewenst niveau houden van de lichtsterkte in een ruimte. In principe is natuurlijk een nog verdere fijnregeling mogelijk door het aantal groepen uit te breiden.

8502 56 1 —7—

Door de microprocessor 7 middels het ROM-, PROM- of EPROM-geheugen 10 van tevoren te programmeren, kan een reproduceerbare nachtinstelling worden verkregen, waarbij middels toepassing van een aanwezigheidssensor 5 22 ofwel de energie verbruikende inrichtingen kunnen worden bestuurd, dan wel inbraakalarm kan worden gegeven. Eenzelfde mogelijkheid geldt ten aanzien van brandalarm, waartoe dan rook- en/of hittedetectoren 23 moeten worden geplaatst.

8502 56 1

Claims (9)

1. Controle- en regelsysteem voor ten minste één ruimte, waarin energie verbruikende inrichtingen aanwezig zijn, voorzien van schakelmogelijkheden om onnut energieverbruik te beperken, waarbij de 5 besturing geschiedt door een beslissingseenheid, welke daartoe informatie betreffende het energie verbruikende proces ontvangt van ten minste één sensor, met het kernmerk, dat het systeem programmeerbaar is en daartoe is voorzien van mid-10 1 delen voor het instellen van energieverbruikspa- rameters en dat het systeem voorts is voorzien van een aantal uitgangslijnen, welke ingericht zijn * voor het .aansturen van parallel werkende energie verbruikende inrichtingen, één en ander zodanig, 15 dat een fijnregeling van het energie verbruikend proces mogelijk is tot binnen de grenzen, welke door de instelling van de energieverbruiksparame-ters zijn gesteld.

2. Controle- en regelsysteem volgens conclusie 1, met 20 het kenmerk, dat het systeem is opgebouwd uit een omzetter voor omzetting van de voor de energie verbruikende inrichting relevante fysische grootheid in een analoog elektrisch signaal, een analoog-digitaal omzetter voor het omzetten van 25 het analoge elektrische signaal in een digitaal signaal, een filter voor het onderdrukken van stoorsignalen, een programmeerbare beslissingseenheid voor het vergelijken van het meetsignaal met de ingestelde energieverbruiksparameters en het 8302 56 1 -9- nemen van beslissingen op grond van de uitkomst van deze vergelijkingen en een aantal uitgangs-lijnen voor het aansturen van parallel werkende energie verbruikende inrichtingen.

3. Controle- en regelsysteem volgens conclusie 2, met het kenmerk/ dat de beslissingseenheid bestaat uit een microprocessor, een RAM-geheugen en een keyboard voor het programmeren van de energiever-bruiksparameters in het RAM-geheugen.

4. Controle- en regelsysteem volgens één der voor gaande conclusies, met het kenmerk, dat de uit-gangslijnen elektronische vermogensschakelaars besturen voor het aan- of uitschakelen van groepen parallel werkende energie verbruikende inrichtin- 15 gen. m

5. Controle- en regelsysteem volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat er in het besturingsprogramma van de microprocessor een tijdsvertraging is ingebouwd tussen het nemen van 20 een beslissing en het doorgeven van het commando- signaal van de uitgangslijnen, waarbij tijdens de tijdsvertraging het vertraagde commandosignaal elk moment aan vergelijking met de, op dat moment genomen nieuwe beslissing, onderhevig is.

6. Controle- en regelsysteem volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de tijdsvertraging bestaat uit een voorgeprogrammeerde tijdsvertraging en een procesafhankelijke tijdsvertraging, waarbij de kortste van deze twee uitmaakt op welk moment een 30 commandosignaal op de uitgangslijn komt. 85 0 2 5 8 1 vV -10-

7. Controle- en regelsysteem volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de procesafhankelijke tijdsvertraging omgekeerd evenredig is met het verschil van de gemeten waarde van de relevante fysische 5 grootheid en de ingestelde energieverbruikspara- meters.

8. Controle- en regelsysteem volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het aantal . uitgangslijnen ten minste drie bedraagt.

9. Controle- en regelsysteem volgens één der voor gaande conclusies, met het kenmerk, dat middels het ROM-, PROM- of EPROM-geheugen een reproduceerbare nachtingstelling kan worden ingeprogrammeerd. S3 ö2 56 1