DE4111397A1 - Real=time control equipment for building lighting - uses e.g. personal computer for bidirectional analogue control via low-voltage serial network connected to light units - Google Patents
Real=time control equipment for building lighting - uses e.g. personal computer for bidirectional analogue control via low-voltage serial network connected to light unitsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage sowie ein Verfahren zum Steuern und Regeln von Lichtregler-Stellelementen.The invention relates to a system and a method for controlling and Control of light control actuators.
Der Erfinder hat sich das Ziel gesetzt, ein neues Computer-Lichtregel system zu entwickeln, welches besonders geeignet ist, bei Steuerung von Lichtregler-Stellelementen auf die Eigenheiten eines jeden Leucht mittels einzugehen sowie dessen Lebensdauer, Lichtausbeute und Wirt schaftlichkeit zu optimieren.The inventor set the goal of a new computer lighting rule to develop a system that is particularly suitable for control of light control actuators to the peculiarities of each light means to enter and its lifespan, light output and host optimize economy.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt eine Anlage zum bidirektionalen, analogen Steuern und Regeln von Lichtregler-Stellelementen in sog. Echtzeit unter Verwendung von deren Niedervolt-Regelspannung mittels seriellem Netzwerk - auf Adressen-Daten-Basis - mit einem Rechner und einem diesem nachgeschalteten Sender, der in Abstand mit einem an wenigstens einen Lichtregler angeschlossenen Empfänger verkabelt ist, wobei an den Lichtregler zumindest ein Lumineszenzträger oder Leuchtmittel angeschlossen ist. Bevorzugt wird diese Anlage bei einem Verfahren eingesetzt, bei dem eine in einem Rechner installierte Elektronik-Karte Steuersignale eines Programmes in genormte Pegel umwandelt, die in einem Sender in serielle Signale für einen Empfänger umgewandelt werden, wobei durch die Elektronik-Karte auch eingehende serielle Signale des Empfängers am Sender in parallele Signale umgewandelt und dem Rechner zugeführt werden.To solve this task, a system leads to bidirectional, analog control and regulation of light control actuators in so-called Real time using their low voltage control voltage by means of serial network - based on address data - with one computer and a transmitter connected downstream, which is at a distance from one at least one light controller connected to the receiver is wired, wherein at least one luminescent carrier or Illuminant is connected. This system is preferred for one Process used in which one installed in a computer Electronics card Control signals of a program in standardized levels converts that in a transmitter into serial signals for a receiver to be converted, with the electronics card also incoming serial signals of the receiver on the transmitter into parallel signals converted and fed to the computer.
Unter einer Echtzeit-Berechnung wird verstanden, daß der Rechner mit dem Berechnen der aktuellen Zeitgegebenheiten "mithalten" kann, also nicht im voraus berechnet - über eine längere Periode -, um das Berechnete dann in einer kürzeren Periode wiederzugeben. A real-time calculation means that the computer with can "keep up" with the calculation of the current time conditions, ie not calculated in advance - over a longer period - in order to Then calculated to play in a shorter period.
Zusätzliche erfinderische Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Additional inventive features are to the dependent claims remove.
Mit der erfindungsgemäßen Lehre wird ein Komplettsystem zur bidirek tionalen, analogen Steuerung und Regelung von Lichtregler-Spezial- Stellelementen in sog. Echtzeit angeboten unter Verwendung von deren Niedervolt-Regelspannung mittels seriellem Netzwerk - auf Adressen- Daten-Basis - durch Rechner des Industrie-Standards zum Zweck der Adaption der Leuchtmittel:With the teaching of the invention, a complete system for bidirectional tional, analog control and regulation of light controller special Control elements offered in so-called real time using their Low voltage control voltage via serial network - on addresses - Data base - by industrial standard computers for the purpose of Adaptation of the lamps:
- - optische und sonstige Umweltgegebenheiten (z. B. Tageslicht, Auslastung o. ä.);- optical and other environmental conditions (e.g. daylight, occupancy, etc.);
- - Rationalisierung des Energieverbrauchs (Spitzenstrombegrenzung);- rationalization of energy consumption (Peak current limitation);
- - Schaltzeiten;- switching times;
- - Programmsteuerung mittels Reglerkennlinien;- Program control using controller characteristics;
- - Synthese aus diesen oder weiteren Parametern.- Synthesis from these or other parameters.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments as well as from the drawing. This shows in
Fig. 1 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Anlage; Figure 1 shows the schematic structure of a system according to the invention.
Fig. 2 eine Graphik mit Reglerkennlinien; Figure 2 is a graph with controller characteristics.
Fig. 3 eine sog. Frierliste; . Fig. 3 is a so-called freeze list;
Fig. 4 eine Querverweisliste. Fig. 4 is a cross-reference list.
In einem Standard-PC 10 mit Laufwerk 12, Tastatur 14 und Drucker 16 wandelt eine fest installierte Elektronik-Karte "LARS" von einem Pro gramm kommende Computer-Steuersignale in genormte Pegel um, die dann den Rechner verlassen und in einem Sender 18 in serielle Signale umgewandelt werden. Dieselbe Karte übermittelt auch die eingehenden Signale des Senders 18 an das Programm. Die Kommunikation zwischen dem Senderbaustein 18 und einem Empfängerbaustein 20 erfolgt mittels eines Dreileiterkabels 22. Die Signale lassen sich zwischen Sender- und Empfängerbausteinen 18, 20 über eine Entfernung von mehr als 3000 m <Kabellänge a) problemlos und ohne abgeschirmtes Kabelmaterial über tragen. Sowohl Sender 18 als auch Empfängerbaustein 20 verfügen über opto-entkoppelte Ausgänge, um Beschädigungen beispielsweise durch Netzspannungen zu verhindern.In a standard PC 10 with drive 12 , keyboard 14 and printer 16 , a permanently installed electronics card "LARS" converts computer control signals coming from a program into standardized levels, which then leave the computer and in a transmitter 18 to serial Signals are converted. The same card also transmits the incoming signals from transmitter 18 to the program. Communication between the transmitter module 18 and a receiver module 20 takes place by means of a three-wire cable 22 . The signals can be transmitted between transmitter and receiver modules 18 , 20 over a distance of more than 3000 m <cable length a) without problems and without shielded cable material. Both transmitter 18 and receiver module 20 have optically decoupled outputs in order to prevent damage, for example due to mains voltages.
Die Aufgabe des Senders 18 ist es, die genormten Signale aus dem Com puter 10 in serielle Signale zu übersetzen und serielle Signale, die von den Empfängern 20 kommen, in parallele Signale für den Computer 10 zu überführen. Der Empfänger 20 verfügt über die Möglichkeit, digitale und analoge Signale an den Sender 18 und damit an die Steuersoftware zu übertragen, womit die Anpassung von Reglern an bestimmte Umweltgegebenheiten (Lichtstärke, Temperatur, Niederschlag...) ermöglicht wird.The task of the transmitter 18 is to translate the standardized signals from the computer 10 into serial signals and to convert serial signals coming from the receivers 20 into parallel signals for the computer 10 . The receiver 20 has the option of transmitting digital and analog signals to the transmitter 18 and thus to the control software, which enables regulators to be adapted to specific environmental conditions (light intensity, temperature, precipitation ...).
Die Empfänger 20 übersetzen die seriellen Signale des Senders 18 in parallele Signale, mit denen ein D/A-Wandler und ein Relais ange sprochen werden. Das Relais wiederum spricht die Speisespannung eines Reglers 24 bzw. eines Leuchtmittels 26 an. Der D/A-Wandler erzeugt die für die Regler 24 wichtigen analogen Werte, die dann mittels Optokoppler und Spannungsteiler direkt die Steuerspannung des Reglers 24 beeinflussen.The receiver 20 translate the serial signals of the transmitter 18 into parallel signals with which a D / A converter and a relay are addressed. The relay in turn responds to the supply voltage of a regulator 24 or a lamp 26 . The D / A converter generates the analog values that are important for the controllers 24 , which then directly influence the control voltage of the controller 24 by means of optocouplers and voltage dividers.
Es ist auch möglich, mit dem Steuernetz ebenfalls andere Stellglieder - Schalter, Relais oder Verbraucher - anzusprechen, die mit einer Steuerspannung von 10 V (max. 30 V) arbeiten.It is also possible to use the control network to use other actuators as well - Switches, relays or consumers - to address that with a Control voltage of 10 V (max. 30 V) work.
Der Regler 24 ist ein Phasenanschnitt-Lichtregler und arbeitet mit einer Steuerspannung von 0 bis 10 V Gleichspannung. Somit entspricht er der Norm für analoge Steuersignale. Geregelt werden können damit u. a. folgende Lumineszenzträger:The controller 24 is a phase control light controller and works with a control voltage of 0 to 10 V DC. It therefore corresponds to the standard for analog control signals. The following luminescence carriers can be controlled:
- - Glühfaden-Leuchtmittel;- filament lamp;
- - Neon-Leuchtmittel (z. B. Werbeträger);- neon lamps (e.g. advertising media);
- - Leuchtstoff-Leuchtmittel (z. B. Leucht stofflampen);- Fluorescent illuminants (e.g. luminous fabric lamps);
- - Halogen-Leuchtmittel (220 V - Typen);- Halogen lamps (220 V types);
- - Niedervolt-Leuchtmittel (z. B. 12 V - Halo genlampen);- Low-voltage lamps (e.g. 12 V - Halo gene lamps);
- - Halogen-Metalldampflampen;- metal halide lamps;
- - Natrium-Dampflampen;- sodium vapor lamps;
- - Quecksilber-Dampflampen.- mercury vapor lamps.
Das Steuerprogramm der Anlage ist im Rahmen der Erfindung ein unter Verwendung eines Hochsprachenkompilers erstelltes Programm mit einem ausführenden Teil, einem Programmierteil sowie Programmteilen für Querverweise und Einfrieren.The control program of the system is an under in the context of the invention Program created using a high-level language compiler with a executive part, a programming part and program parts for Cross references and freezes.
Im ausführenden Teil wird die - in einer kodierten (geschützten) Da
tenbank abgelegte - Regelsequenz angesprochen und zur Ausführung
freigegeben. Der Ablauf der Reglerbeeinflussung geschieht in sog.
Echtzeit, wobei auch bei verzögerten Transaktionen (z. B. Steuernetz-
Ausfall) nach Wiederanlaufen des Netzes der der Realzeit entsprechende
Regelwert zur Übertragung freigegeben wird. Eine Steuersequenz
erstreckt sich über 24 Stunden. In der Sequenz nicht direkt definierte
Regelzustände zwischen zwei (einem!!) in der Sequenz direkt
definierten Regelzuständen (-zustand), werden logisch-linear
interpoliert. Auf diese Art ist es möglich, den Regler über ein
Zeitintervall von einem Regelwert linear auf einen anderen ansteigen
(abfallen) zu lassen. Ist der Anfangs-Regelwert mit dem End-Regelwert
identisch, so sind die Regelwerte im Inneren des durch den Anfangs-
Regelwert und den End-Regelwert bestimmten Regel-Intervalls mit den
Begrenzungs-Regel-Werten identisch. Die Regelwerte umfassen den
gesamten Bereich des Regelelementes, da der gesamte Bereich der
Steuerspannung des Regelelementes ausgenutzt werden kann. Es ist neben
dem Ansprechen der Steuerspannung des Regelelementes auch das An- und
Ausschalten des Verbrauchers durchführbar, welches durch den Regler
selbst nicht möglich ist. Das Programm gibt neben dem Namen der
aktiven Regelsequenz auch Uhrzeit und aktuellen Energieverbrauch aller
angeschlossener Leuchtmittel wieder. Das Programm - aktives Programm:
Ramadan.Pro - unterstützt sog. Multitaskingprogramme, RAM-Disks,
CACHE-Speicher und ist auf vernetzten Rechnern lauffähig. Interne
Versuche mit verschiedenen Rechnertypen verschiedener Hersteller
ergaben keine Restriktionen in der Wahl des Rechnertypes.
In the executing part, the control sequence - stored in a coded (protected) database - is addressed and released for execution. The process of influencing the controller takes place in what is known as real time, with the control value corresponding to real time being released for transmission even in the case of delayed transactions (eg control network failure) after the network is restarted. A control sequence spans 24 hours. Control states not directly defined in the sequence between two (one !!) control states (status) directly defined in the sequence are interpolated logically and linearly. In this way it is possible to let the controller rise (decrease) linearly from one control value to another over a time interval. If the start control value is identical to the end control value, the control values inside the control interval determined by the start control value and the end control value are identical to the limitation control values. The control values encompass the entire range of the control element, since the entire range of the control voltage of the control element can be used. In addition to the response of the control voltage of the control element, it is also possible to switch the consumer on and off, which is not possible by the controller itself. In addition to the name of the active control sequence, the program also shows the time and current energy consumption of all connected lamps. The program - active program:
Ramadan.Pro - supports so-called multitasking programs, RAM disks, CACHE memory and can run on networked computers. Internal tests with different types of computers from different manufacturers showed no restrictions in the choice of the type of computer.
Bei einem Ausfall des seriellen Übertragungsnetzes wird dieser im aus führenden Programmteil durch den Kommentar "NETZAUSFALL" angezeigt. Die Regelelemente behalten ihre Information bei - und infolgedessen ebenfalls die Stellglieder Leuchten 26 - ihren derzeitigen Zu stand. Ist die Fehlerquelle behoben, läuft das Übertragungsnetz wieder selbständig an und überträgt die echtzeitlich korrekten Regelwerte an die Regler 24.If the serial transmission network fails, this is indicated in the executing program section by the comment "NETZAUSFALL". The control elements keep their information - and consequently also the actuators lights 26 - their current status. Once the source of the error has been remedied, the transmission network restarts automatically and transmits the real-time correct control values to the controller 24 .
Das Programm überprüft vor und nach Absendung der Reglerwerte den Zu stand des Netzwerkes. Dennoch kann die Möglichkeit der Fehlübertragung einzelner Reglerwerte durch Fremdbeeinflussung nicht vollständig ausgeschlossen werden, da es sich um ein redundanzfreies, ungeschirmtes Netzwerk handelt. Größere Auswirkungen einer Fehlüber tragung auf das Regel geschehen sind nicht zu erwarten; das Netzwerk überträgt die Regelwerte mehrmals pro Sekunde an die Regler 24. Die physikalische Regel-Trägheit der Leuchtmittel 26 selbst verhindert die Wahrnehmung dieser Ausreißer.The program checks the status of the network before and after sending the controller values. Nevertheless, the possibility of incorrect transmission of individual controller values due to external influences cannot be completely ruled out, since it is a redundancy-free, unshielded network. Larger effects of an incorrect transmission on the rule are not expected to occur; the network transmits the control values to the controller 24 several times per second. The physical inertia of the illuminants 26 itself prevents these outliers from being perceived.
Es wird davon ausgegangen, daß es sich bei Ausfall der Spannungsver sorgung um einen allgemeinen Notfall handelt. Demzufolge hat das Pro grammpaket einen Panik-Schnellstart, bei dem - ungeachtet des Ener gieverbrauchs - alle Leuchtmittel automatisch eingeschaltet und auf maximale Leistung geregelt werden. Wird das Programm manuell gestar tet, kann dieser Vorgang durch den Bediener verhindert werden, um Un stetigkeiten bzw. Energiespitzen zu vermeiden.It is assumed that if the voltage ver care is a general emergency. Accordingly, the pro gram package a panic quick start, which - regardless of the ener energy consumption - all lamps switched on and on automatically maximum power can be regulated. The program is started manually This process can be prevented by the operator to avoid un Avoid steadiness or energy peaks.
Mit dem Programmierteil kann auf einfache und effektive Weise der lichttechnische Tagesrhythmus in der zu regelnden Umgebung bestimmt werden. Je Rechner 10 kann das System eintausendvierundzwanzig Regler 24 in Echtzeit ansprechen, und von jedem der Regler 24 können mehrere Leuchtmittel 26 gleichzeitig angesprochen werden. Die Eingabe der Regelwerte kann auf ein Minimum reduziert werden, da das Programm alle logischen Zwischenwerte errechnet, um keine Unstetigkeiten aufkommen zu lassen. Kürzestes programmtechnisches Beeinflussungsintervall sind fünf Minuten, wobei auch diese Zeitspanne vom Programm in über 300 logische linear-interpolierte Regelwerte umgesetzt wird. Die Kennlinien der einzelnen Regler 24 lassen sich gemäß Fig. 2 grafisch darstellen; letztere zeigt die Regler-Kennlinien der Empfänger 0 OEa bis 7 2Bou in Abhängigkeit von Zeit (0 bis 24 h) und Regelzustand (0% bis 100%) Licht.The programming part can be used to easily and effectively determine the daily rhythm of lighting in the environment to be controlled. For each computer 10 , the system can address one thousand and twenty-four controllers 24 in real time, and a plurality of lamps 26 can be addressed simultaneously by each of the controllers 24 . The input of the control values can be reduced to a minimum, since the program calculates all logical intermediate values in order to avoid any discrepancies. The shortest program influencing interval is five minutes, whereby this period of time is also converted by the program into more than 300 logical linear-interpolated control values. The characteristic curves of the individual controllers 24 can be represented graphically according to FIG. 2; the latter shows the controller characteristics of the receiver 0 OEa to 7 2Bou as a function of time (0 to 24 h) and control state (0% to 100%) light.
Mit Querverweisen (Querverweisliste in Fig. 4) hat der Benutzer die Möglichkeit, die einzelnen Regler 24 zu definieren. Daneben kann man den Reglern 24 Kurznamen geben und die Leuchtmittellast erfassen. Letztere ist dann wiederum Basis für die Aussage über den gesamten Energieverbrauch während der beschriebenen Regelung.Cross-references (cross-reference list in FIG. 4) give the user the possibility of defining the individual controllers 24 . In addition, you can give the controllers 24 short names and record the lamp load. The latter is in turn the basis for the statement about the total energy consumption during the regulation described.
Zudem besteht die Möglichkeit, die Regler 24 auf einem bestimmten Re gelwert einzufrieren, um sie aus dem Regel geschehen auszukoppeln (sog. Frierliste in Fig. 3). Diese eingefrorenen Regler 24 werden - ebenso, wie alle anderen - mehrmals pro Sekunde angesprochen, jedoch immer mit dem vorbestimmten Regelwert, auf dem sie eingefroren sind. Dies ist notwendig, wenn temporäre Licht-Akzente gesetzt werden sollen, aber nicht extra eine separate Regelsequenz programmiert werden will.In addition, there is the possibility of freezing the controller 24 to a specific control value in order to decouple it from the rule (so-called freezing list in FIG. 3). These frozen controllers 24 are - just like all the others - addressed several times per second, but always with the predetermined control value on which they are frozen. This is necessary if temporary light accents are to be set, but a separate control sequence does not have to be specially programmed.
Claims (7)
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DE4111397A DE4111397A1 (en) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | Real=time control equipment for building lighting - uses e.g. personal computer for bidirectional analogue control via low-voltage serial network connected to light units |
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ID=6429105
Family Applications (1)
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- 1991-04-09 DE DE4111397A patent/DE4111397A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |