[0001] Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat gemäß den im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Merkmalen.
[0002] Derartige Pumpenaggregate werden beispielsweise in Heizungsanlagen als Umwälzpumpen
eingesetzt. Es kann sich hierbei jedoch auch um Bohrlochpumpen, um Schmutzwasserpumpen
oder andere Pumpen praktisch beliebiger Bauart handeln.
[0003] Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 94 00 955 ist es bekannt, Heizungsumwälzpumpen
mit einer Funk- oder Infrarotfernbedienung zu versehen, so dass einerseits die Pumpe
per Fernbedienung steuerbar ist und andererseits Betriebsdaten der Pumpe drahtlos
übermittelt werden. Eine solche drahtlose Steuerung hat sich in der Praxis bestens
bewährt, ist jedoch praktisch nurzur Überbrückung geringer Entfernungen vorgesehen
und geeignet. Eine solche Fernbedienung ersetzt daher lediglich die sonst pumpenseitig
vorgesehenen Bedienhebel und/oder Anzeigen. Zwar können mit der dort beschriebenen
Fernbedienung auch Betriebsdaten quasi kontinuierlich abgefragt werden, die in einem
Zwischenspeicher abgelegt sind, doch ist eine kontinuierliche Betriebsdatenerfassung
insbesondere auch über eine größere Distanz praktisch nicht möglich.
[0004] Vor diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Pumpenaggregat
mit einfachen Mitteln so auszustatten, dass es auch über größere Entfernungen auf
einfache Weise steuerbar ist.
[0005] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.
[0006] Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, der Steuerung des Pumpenaggregats
eine digitale Kommunikationseinheit zuzuordnen, welche eine auf Internetprotokollen
basierende Schnittstelle aufweist, so dass das Pumpenaggregat über diese Schnittstelle
zum unmittelbaren Anschluss an ein digitales Netzwerk, eine ISDN-Leitung oder auch
eine Telefonleitung vorgesehen und bestimmt ist. Diese digitale Kommunikationseinheit
ist weitgehend miniaturisiert aufgebaut, so dass sie innerhalb des Pumpenaggregats
angeordnet sein kann. Es kann jedoch auch ein gesondertes externes Modul vorgesehen
sein, das an irgendeiner Stelle zwischen Pumpensteuerung und Leitungsanschluss eingegliedert
ist. Eine solche Anordnung wird insbesondere bei kompakten Bauausführungen, wie beispielsweise
Bohrlochpumpen, oder bei Baureihen, die nur in geringen Stückzahlen produziert werden,
von Vorteil sein. Die Erfindung ermöglicht es, dass das Pumpenaggregat unmittelbar
an die heute verbreiteten Computernetzwerke anschließbar ist, wodurch eine Computersteuerung,
wie sie in größeren Anlagen, beispielsweise im Bereich der Chemie, heute schon erfolgt,
auch mit konventionellen Pumpen möglich ist. Es ist damit auch im Haus- und privaten
Bereich eine solche Steuerung möglich, die insbesondere dann, wenn der Computer bzw.
das Netzwerk über ein Modem an das analoge Telefonnetz oder über eine ISDN-Karte an
das ISDN-Netz und darüber an das Internet oder die Kommunikationseinheit mit entsprechender
Schnittstelle direkt daran angeschlossen ist, praktisch von überall her auf der Welt
steuerbar ist.
[0007] Vorteilhaft wird als Internetprotokoll TCP/IP (
Transport
Control
Protocol/
Internet
Protocol) verwandt, da dieses Protokoll sowohl im Internet als auch in Computernetzwerken
einsetzbar und für diese Anwendung besonders geeignet ist. Soweit der Anschluss der
Kommunikationseinheit an ein digitales Netzwerk (LAN) erfolgen soll, ist es zweckmäßig,
diese mit einem entsprechenden Netzwerk-Controller als Schnittstelle, beispielsweise
einem Ethernet-Controller, auszustatten. Für den direkten Anschluss an das ISDN-Netz
ist ein ISDN-Controller vorzusehen. Für die Kommunikation über eine analoge Telefonleitung
ist hingegen ein Modem als Schnittstelle vorzusehen.
[0008] Bevorzugt ist das Pumpenaggregat so ausgestattet, dass nicht nur eine Steuerung über
ein digitales Netzwerk erfolgen kann, sondern dass auch mindestens ein Sensor vorgesehen
ist, dessen Ausgangssignal über die Kommunkationseinheit abfragbar ist. Dies kann
beispielsweise ein Drucksensor, Differenzdrucksensor, Temperatursensor oder dergleichen
sein. Hierdurch wird ermöglicht, dass das Aggregat auch in eine externe, über das
digitale Netzwerk und/oder das Internet geführte Regelung eingliederbar ist. Darüber
hinaus können auch die wesentlichen elektrischen und/oder hydraulischen Größen des
Aggregats jederzeit abgefragt und ggf. aufgezeichnet werden.
[0009] Der Grundaufbau der Kommunikationseinheit umfasst vorzugsweise einen Mikroprozessor,
einen dynamischen Speicher und einen statischen Speicher sowie eine Schnittstelle
zur Pumpensteuerung und eine Schnittstelle nach außen, die auf Internetprotokollen
basiert. Dabei ist der statische Speicher zweckmäßigerweise als wiederbeschreibbarer
Speicher, beispielsweise als EPROM, ausgebildet und beinhaltet mindestens das Betriebssystem
der Kommunikationseinheit, vorzugsweise jedoch die gesamte Software.
[0010] Das Pumpenaggregat, das vorzugsweise ebenfalls eine digitale Steuerung beinhaltet,
wird zweckmäßigerweise über den Leitungsbus der Pumpensteuerung mit der Kommunikationseinheit
verbunden, wobei die Kommunikation vorzugsweise über eine serielle RS-485-Schnittstelle
erfolgt, die aus anderen technischen Anwendungsbereichen hinlänglich bekannt ist und
deshalb hier nicht im Einzelnen beschrieben wird.
[0011] Besonders günstig ist es, wenn die software- und hardwaremäßige Ausstattung der Kommunikationseinheit
so ist, dass diese einen Webserver beinhaltet, da dann die Ansteuerung über einen
externen Computer, sei es direkt über das unmittelbar angeschlossene digitale Netzwerk
oder Internet oder auch mittelbar über einen mit dem digitalen Netzwerk verbundenen
Router von nahezu jedem beliebigen Ort mit einem Internetbrowser steuerbar ist. Diese
Software-/Hardwareausstattung ermöglicht es, vom Internet direkt auf die Kommunikationseinheit
zuzugreifen und die über die Sensorik des Aggregats zur Verfügung gestellten Betriebswerte
abzufragen und/oder in die Steuerung des Aggregats einzugreifen. Innerhalb des Webservers
ist dann zweckmäßigerweise eine entsprechende Web-Homepage abgelegt sowie wie eine
WAP-Homepage, damit die Kommunikationseinheit nicht nur mittels eines Computers über
das Internet, sondern auch beispielsweise mittels eines mobilen Telefons nach dem
WAP-Standard steuerbar ist. Auf diese Weise können auch im privaten Bereich sehr einfach
und flexibel Steuerungsmöglichkeiten vorgesehen werden, die praktisch weltweit über
das GSM-Netz oder ein anderes Funknetz gehandhabt werden können.
[0012] Für die Kommunikation zwischen Webserver und dem Pumpenaggregat via Datenbus ist
weitere Software erforderlich. Als besonders günstig hat sich hierbei eine auf Postscript
basierende Befehlssprache erwiesen, die nicht compiliert, sondern mittels Interpreter
in die Maschinensprache umgesetzt wird. Dies hat den Vorteil, dass zum einen ein Compiler
nicht erforderlich ist, zum anderen auch von außen die interne Software der Kommunikationseinheit
verändert oder ersetzt werden kann. So können beispielsweise Updates der Software
per Befehl über das Internet einer Vielzahl von solchen mit Kommunikationseinheiten
ausgestatteten Pumpenaggregaten in kurzer Zeit übermittelt werden.
[0013] Die Kommunikationseinheit kann, wenn sie, was vorteilhaft ist, einen Anschluss zur
Kommunikation mit mindestens einem weiteren externen Gerät aufweist, eine entsprechende
Kommunikation auch für beliebige andere elektrische Geräte bilden. So kann über einen
externen Anschluss beispielsweise ein Temperatursensor im Haus oder jeder beliebige
andere Sensor angeschlossen werden. Doch können auch aktive Geräte, wie beispielsweise
die Steuerung eines Kühlschranks oder eines Herds, einer Gartenpumpe, die Steuerung
der Hausbeleuchtung oder beliebiger anderer Geräte über diesen externen Anschluss
mit der digitalen Kommunikationseinheit verbunden und so auf diese Weise über ein
digitales Netzwerk und/oder über das Internet gesteuert werden.
[0014] In weiterer Ausbildung der vorliegenden Erfindung kann das Pumpenaggregat, insbesondere
dessen digitale Steuerung so ausgebildet sein, dass sie selbsttätig über die digitale
Kommunikationseinheit in ein lokales Netzwerk oder auch unmittelbar ins Internet sich
einwählt, um an vorbestimmten Adressen Daten durch Download abzufragen, die wiederum
für die Pumpensteuerung verwendet werden. Eine solche Datenabfrage kann auch für andere
Aggregate erfolgen, die über den externen Anschluss mit der Kommunikationseinheit
verbunden sind. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, dass die Pumpensteuerung
in Abhängigkeit der im Internet verfügbaren zukünftigen Wetterdaten (Wettervorhersage)
steuerbar ist, so dass eine intelligente Regelung möglich wird, die auch schon zukünftig
vorhersehbare Ereignisse berücksichtigt. So kann beispielsweise auch eine Zeitabfrage
über das Internet erfolgen, welche selbsttätig die interne Uhr abgleicht oder ersetzt
und für die Sommer-/Winterzeitumstellung sorgt oder die Nachtabsenkung der Heizungsanlage
steuert. Auch können hierüber Daten der Stromversorger abgefragt werden, um die Antriebsleistung
beispielsweise in Spitzenzeiten zu drosseln.
[0015] Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier Blockdiagramme erläutert.
[0016] Es zeigen:
- Fig. 1
- den hardwaremäßigen Aufbau der digitalen Kommunikationseinheit gemäß der Erfindung
als Blockdiagramm und
- Fig. 2
- den strukturellen Aufbau der Kommunikationseinheit.
[0017] Die Baugröße ist ein wesentliches Kriterium beim Aufbau der erfindungsgemäßen Kommunikationseinheit.
Die im Nachfolgenden beschriebene digitale Kommunikationseinheit kann unter Verwendung
der heutzutage üblichen diskreten Bauteile auf einer einzigen Platine in weniger als
Zigarettenschachtelgröße aufgebaut werden, so dass sie in den Klemmenkasten oder ein
sonstiges an das Aggregatgehäuse anschließendes Gehäuse integrierbar ist. In jedem
Falle kann die Kommunikationseinheit baulich mit dem Pumpenaggregat als Einheit ausgebildet
werden. Anstelle der Eingliederung in das Pumpenaggregat selbst kann die digitale
Kommunikationseinheit auch nach Art eines Steckernetzteils am Ende einer Anschlussleitung
oder nach Art eines Filters auch innerhalb der Leitung eingegliedert sein, z. B. in
einem klein bauenden Gehäuse.
[0018] Die digitale Kommunikationseinheit 1 weist ein Interface 2 auf, das die von der digitalen
Pumpensteuerung zur Kommunikationseinheit 1 gelangenden Daten sowie in umgekehrter
Richtung so umwandelt, dass eine Kommunikation über einen digitalen Leitungsbus 3
von der bzw. zu der digitalen Pumpen-/Motorsteuerung möglich ist. Als Schnittstelle
dient hier eine modifizierte RS-485-Schnittstelle, wie sie bei Pumpenaggregaten der
Anmelderin, soweit eine digitale Steuerung vorgesehen ist, allgemein Verwendung findet.
Das Interface 2 ist mit einem Mikroprozessor 4 verbunden, der die gesamte datenmäßige
Verknüpfung der Einheit 1 steuert. Der Mikroprozessor steht mit einem dynamischen
Speicher 5 (DRAM) in Verbindung, der zur Zwischenspeicherung von Daten des Mikroprozessors
4 dient. Weiterhin steht der Mikroprozessor 5 mit einem statischen Speicher 6 (Permanentspeicher)
in Verbindung, der als EPROM ausgebildet ist und der sowohl das Betriebssystem als
auch die übrige Software der Kommunikationseinheit 1 (boot device, flash disc) umfasst.
[0019] Schließlich steht der Mikroprozessor 4 bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem Ethernet-Controller
7 in Verbindung, über den die Daten der Kommunikationseinheit 1 entweder für einen
Twisted-Pair-Anschluss 8 oder für einen Koaxial-Anschluss 9 aufbereitet werden, um
über eine Datenleitung 10 oder 11 mit einem Router, welcher die Verbindung zum Internet
herstellt, oder aber mit einem Personal Computer mit Netzwerkkarte bzw. einem digitalen
Netzwerk verbunden zu werden.
[0020] Wie anhand von Fig. 2 dargestellt, erfolgt die Kommunikation zwischen einem PC oder
einem Internet-Router über ein Interface 12 (Pump User Interface), dem ein Webserver
13 nachgeordnet ist. Die Befehle des Webservers 13 werden mittels eines Script-Interpreters
14 an einen Bustreiber 15 und damit an die digitale Steuerung des Pumpenaggregats
weitergegeben.
[0021] Weiterhin sind dem Webserver 13 ein TCP/IP-Stack 16 (Transport Control Protocol/Internet
Protocol) zugeordnet sowie ein Flash File System 17, darunter befindet sich die BIOS-Ebene
18 sowie darunter die eigentliche Hardware 19.
[0022] Der Webserver 13 beinhaltet eine auf Postscript basierende Programmiersprache (Web
Script), die vom Webserver aus HTTP-Befehlen direkt umgesetzt wird, ähnlich den bei
größeren Webservern bekannten CGI-(Common Gateway Interface-)Mechanismus.
[0023] Die im Ausführungsbeispiel durch den Ethernet-Controller 7, den Twisted-Pair-Anschluss
8 und den Koaxial-Anschluss 9 gebildete Baugruppe bildet einen Schnittstellen-Controller
20, mit dem die digitale Kommunikationseinheit 1 über eine Datenleitung mit einem
digitalen Netzwerk verbunden ist. Anstelle des im Ausführungsbeispiel dargestellten
Ethernet-Controllers, der die Schnittstelle zu einem bei Computernetzwerken heute
üblichen
Local
Area
Network (LAN) bildet, kann die Kommunikationseinheit auch mit einem Schnittstellen-Controller
für eine andere Schnittstelle vorgesehen sein. So kann beispielsweise ein ISDN-Controller
oder auch ein Modem als Schnittstellen-Controller vorgesehen sein, wobei in ersterem
Fall die digitale Kommunikationseinheit direkt mit einer ISDN-Leitung und im letzteren
Fall direkt mit einer Telefonleitung verbunden werden kann, also quasi zum direkten
Internet-Zugang.
[0024] Darüber hinaus weist die Kommunikationseinheit 1 gemäß Fig. 1 noch ein externes Interface
21 auf, das intern mit dem Mikroprozessor datenverbunden ist und darüber hinaus eine
externe digitale Schnittstelle beinhaltet, die zum Anschluss eines oder mehrerer externer
Sensoren oder auch Aggregate vorgesehen ist, die bei geeigneter Programmierung in
gleicher Weise dann über das Internet oder über das digitale Netzwerk abgefragt bzw.
angesteuert werden können, wie das Pumpenaggregat, zu dem diese Kommunikationseinheit
1 gehört.
Bezugszeichenliste
[0025]
- 1 -
- Kommunikationseinheit
- 2 -
- Interface
- 3 -
- Leitungsbus
- 4 -
- Mikroprozessor
- 5 -
- dynamischer Speicher
- 6 -
- statische Speicher
- 7 -
- Ethernet-Controller
- 8 -
- Twisted-Pair-Anschluss
- 9 -
- Koaxial-Anschluss
- 10 -
- Datenleitung
- 11 -
- Datenleitung
- 12 -
- Interface
- 13 -
- Webserver
- 14 -
- Script-Interpreter
- 15 -
- Bustreiber
- 16 -
- TCP/IP-Stack
- 17 -
- Flash-File-System
- 18 -
- BIOS
- 19 -
- Hardware
- 20 -
- Schnittstellen-Controller
- 21 -
- externes Interface
1. Pumpenaggregat mit einer Pumpe, einem diese antreibenden Elektromotor und mit einer
Steuerung für den Motor, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung eine digitale Kommunikationseinheit (1) mit einer auf Internetprotokollen
basierenden Schnittstelle aufweist.
2. Pumpenaggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (1) Teil des Pumpenaggregats bildet.
3. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle der Kommunikationseinheit (1) TCP/IP als Internetprotokolle verwendet.
4. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (1) ein Modem oder einen ISDN-Controller zum unmittelbaren
Anschluss an eine Telefon- oder ISDN-Leitung aufweist.
5. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (1) einen Netzwerk-Controller, vorzugsweise einen Ethernet-Controller
(7), zum unmittelbaren Anschluss an ein digitales Netzwerk (LAN) aufweist.
6. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal mittels der Kommunikationseinheit
(1) abfragbar ist.
7. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (1) einen Mikroprozessor (4), einen dynamischen Speicher
(5), einen statischen Speicher (6), eine Schnittstelle (3) zur Pumpensteuerung und
die auf Internetprotokollen basierende Schnittstelle (10, 11) nach außen umfasst.
8. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Speicher (6) wiederbeschreibbar ist und mindestens das Betriebssystem
der Kommunikationseinheit (1) beinhaltet.
9. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenaustausch zwischen der Kommunikationseinheit (1) und der Pumpensteuerung
über einen Leitungsbus (3), vorzugsweise eine serielle RS-485-Schnittstelle erfolgt.
10. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (1) einen Anschluss (21) zur Kommunikation mit mindestens
einem externen Aggregat aufweist.
11. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (1) einen WebServer (13) beinhaltet.
12. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (1) eine Web-Homepage beinhaltet.
13. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (1) eine WAP-Homepage beinhaltet.
14. Pumpenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (1) mit einer auf Postscript basierenden Befehlssprache
arbeitet, die mittels Interpreter (14) in die Maschinensprache umgesetzt wird.
15. Verfahren zum Betreiben einer Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kommunikationseinheit (1) selbsttätig externe Daten abgefragt und zur
Steuerung der Pumpe verwendet werden.