[0001] Die Erfindung betrifft Feuerungsanlagen mit elektrisch zu verbindenden Komponenten,
sowie ein Verfahren zum Regeln/Steuern und/oder Überwachen einer Feuerungsanlage.
[0002] In großen Feuerungsanlagen (1-3 Megawatt) wird heutzutage die gesamte Regel-, Steuer-,
und Überwachungseinrichtung, d.h. der sog. Feuerungsautomat samt Leistungsregler in
einem vom Brenner räumlich getrennten Schaltschrank angeordnet. Von diesem Schaltschrank
müssen dann elektrische Kabel einzeln zu den unterschiedlichen elektrisch anzuschließenden
Komponenten verlegt werden, welche am Brenner, der Gas- oder der Kesselfolgestraße
angebracht sind. Die Kabellänge zwischen Schaltschrank und Brenner bzw. Gasstraße
beträgt dabei oft mehr als 100 Meter. Die große Zahl zu verlegender Leitungen führt
dabei regelmäßig zu Verdrahtungsfehlern. Die anschließend notwendige Fehlersuche und
Fehlerbeseitigung ist äußerst zeit- und kostenaufwendig.
[0003] In manchen Feuerungsautomaten werden heutzutage Rechnereinrichtungen eingesetzt,
welche den Betrieb der Feuerungsanlage steuern, regeln und überwachen. Die Rechnereinrichtung
kann dabei verschiedene Einheiten aufweisen, welche jeweils einen eigenständigen Aufgabenbereich
übernehmen. So ist der für die Brennerleistung zuständige Leistungsregler oder der
Sauerstoffregler (zuständig für die Abgaswerte) der Feuerungsanlage häufig eine separate
Einheit. Diese separate Einheit - der Leistungs- oder Sauerstoffregler - kann dann
beispielsweise mittels eines Bus mit dem Rest des Feuerungsautomaten verbunden sein.
Dabei werden über den Bus nur Daten übertragen, welche keine sicherheitstechnische
Relevanz haben. Es werden beispielsweise keine Daten zur direkten Steuerung der Luftregelklappe,
des Ölmengenreglers oder des Gasmagnetventils übertragen, sondern nur Soll- und Istwerte
der Brennerleistung sowie Brennerlastwerte oder Abgaswerte. Damit bleibt auch in diesen
speziellen Feuerungsanlagen weiterhin der große Verdrahtungsaufwand vom Feuerungsautomat
zu den elektrisch anzuschließenden (z.B. am Brenner angeordneten) Komponenten.
[0004] Die Erfindung zielt darauf ab, den Verdrahtungsaufwand bei Feuerungsanlagen zu reduzieren.
[0005] Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 7.
[0006] Nach Anspruch 1 ist eine Feuerungsanlage mit elektrisch anzuschließenden Komponenten
vorgesehen, welche beliebig im Rahmen von Systemgruppen zusammenfaßbar sind, wobei
die Komponenten innerhalb einer Systemgruppe im wesentlichen konventionell und die
Systemgruppen untereinander über wenigstens ein, sicherheitstechnischen Aspekten genügendes
Bussystem elektrisch miteinander verbindbar sind.
[0007] Nach Anspruch 7 ist ein Verfahren zum Regeln, Steuern und/oder Überwachen einer Feuerungsanlage
vorgesehen, wobei hierzu die elektrischen Signale von und zu Komponenten der Feuerungsanlage
innerhalb von beliebig aus den einzelnen Komponenten zusammenstellbaren Systemgruppen
im wesentlichen konventionell und zwischen den Systemgruppen über wenigstens ein,
sicherheitstechnischen Aspekten genügendes Bussystem ausgetauscht werden.
[0008] Eine Feuerungsanlage kann hierbei sowohl eine industrielle Großfeueranlage mit beispielsweise
bis zu 10 MW Leistung, aber auch - sofern das erfindungsgemäße Bussystem wirtschaftlich
sinnvoll einsetzbar ist - eine Feuerungsanlage sein, wie sie in privaten Haushalten
o.ä. eingesetzt wird. Die Feuerungsanlage kann hierbei bevorzugt mit Öl, Gas, einem
Öl-Gas-Brennstoffgemisch oder auch anderen fossilen oder chemischen Brennstoffen befeuert
werden. Unter elektrisch anzuschließenden Komponenten sollen dabei all die Einrichtungen
zur Steuerung, Regelung und Überwachung der Funktion der gesamten Feuerungsanlage
gemeint sein. Diese können bevorzugt Magnetventile zur Steuerung des Öl-, Gas-, oder
Luftkreislaufes, Temperaturfühler an verschiedenen Stellen, Flammenwächter, Dichteprüfeinrichtungen,
Stellantriebe, Pumpen, Durchflußregler, Luft- und Abgasklappenregler sowie Zündtrafos
etc. sein.
[0009] Unter Systemgruppen versteht man also die willkürliche Einteilung einzelner elektrisch
anzuschließender Komponenten der Feuerungsanlage in Gruppen, d.h. man ordnet einer
bestimmten Systemgruppe einzelne Komponenten zu. Die Anzahl der Systemgruppen, in
die eingeteilt wird, kann dabei beliebig festgelegt werden. Es sind ferner auch Systemgruppen
möglich, die ihrerseits noch weiter in Untersystemgruppen eingeteilt sind. Prinzipiell
handelt es sich also um eine Zuordnung der einzelnen elektrisch anzuschließenden Komponenten
in ein beliebig vorgebbares, aus Systemgruppen etc. aufgebautes Einteilungsschema.
[0010] Unter einem Bussystem versteht man all die zur Übertragung von Daten notwendigen
Einrichtungen, d.h. angefangen von Treiberstufen zum Ansteuern (analog oder digital)
von elektrisch anschließbaren Komponenten und Einlesestufen zum Einlesen von Signalen
(analog oder digital), Rechner- bzw. Steuereinrichtungen zum Aufbereiten der eingelesenen
bzw. auszugebenden Signale, parallele oder serielle Schnittstellen, welche die Signale
in Form von Nachrichten über wenigstens einen Bus übertragen, der die einzelnen Schnittstellen
miteinander verbindet, bis hin ggf. zur Software, die den Betrieb der einzelnen Kontroller
bzw. Schnittstellen ermöglicht. Jeder Systemgruppe ist dabei eine Schnittstelle oder
eine Schnittstelle samt Rechnereinrichtung - nachfolgend auch kurz Kontroller genannt
- , und ggf. Treiberstufen und/oder Einlesestufen zugeordnet. Die Systemgruppen können
ihre gesamten Daten auch jeweils über zwei Busse parallel untereinander austauschen,
die gesamten Daten in eine Richtung parallel also zweimal übertragen.
[0011] Die einer Systemgruppe zugeordnete Rechnereinrichtung bereitet die eingelesenen Signale
von den der Systemgruppe zugeordneten Komponenten in Daten für die Schnittstelle (Datenformat,
mit dem die Schnittstelle die Daten überträgt) auf und umgekehrt. Zusätzlich kannn
die Rechnereinrichtung aber auch noch zu Steuer- bzw. Regelungs und Überwachungsfunktionen
der ihr zugeordneten Komponenten ausgelegt sein.
[0012] Über das Bussystem können dabei noch weitere Sicherheitsdaten übertragen werden,
die von den Prüfinstituten (z.B. ein Technischer Überwachungsverein) vorgeschrieben
werden und/oder beispielsweise eine Sicherheitsabschaltung o.ä. der Feuerungsanlage
oder eines ihrer Abschnitte ermöglichen. Das erfindungsgemäß eingesetzte Bussystem
unterscheidet sich von den bekannten Bussystemen dadurch, daß es auch sicherheitsrelevante
Daten überträgt. Bei den bekannten Bussystemen werden nur Daten übertragen, welche
die Funktion der Feuerungsanlage nicht unmittelbar betreffen, d.h. Daten, die zwar
eine Auswirkung auf den Betrieb der Feuerungsanlage haben, wie die Vorgabe der Kesseltemperatur
bzw. die eingestellte Leistungsanforderung, aber keine Daten, die entsprechende an
der Feuerungsanlage direkt angebrachte sicherheitsrelevante Komponenten unmittelbar
ansteuern oder von diesen stammen (Überwachungssignale). Diese speziellen sicherheitstechnischen
Daten mußten bislang über eine konventionelle Verdrahtung übertragen werden (s.u.).
Vorteilhaft bietet das spezielle erfindungsgemäß eingesetzte Bussystem aber denselben
Schutz und genügt allen sicherheitstechnischen Anforderungen, die auch Auflage für
die konventionell verdrahtete Feurungsanlage waren.
[0013] Große Feuerungsanlagen können Dimensionen von vielen Metern haben, wobei insbesondere
bei einer Mischbefeuerung mit Öl und Gas die Komponenten zur Steuerung des Öl, des
Gas- und des Luftkreislaufes meist räumlich erheblich voneinander getrennt sind. Diese
Komponenten können jetzt nach Belieben des Erbauers oder des Aufstellers der Feuerungsanlage
so in Systemgruppen zusammengefaßt werden, daß beispielsweise räumlich nah beieinander
liegende oder technisch zusammengehörige Komponenten zu Systemgruppen zusammengefaßt
werden. Innerhalb jeder Systemgruppe werden dann die Komponenten im wesentlichen konventionell
miteinander verdrahtet, d.h., von jeder Komponente werden Kabel zu jeweils einem der
Systemgruppe zugeordneten Kontroller gezogen. Über diese Kabel werden die Signale
auf bekannte Art beispielsweise analog (oder auch digital) übertragen. Die Kontroller
samt vorgeschalteter Einlese- und Treiberstufen wandeln die von den einzelnen Komponenten
innerhalb der Systemgruppe erhaltenen Signale so in Daten um, daß sie über den Bus
übertragen werden können. Umgekehrt wandeln sie die über das Bussystem empfangenen
Daten wiederum in Signale für die einzelnen Komponenten um. Somit können die Schnittstellen
einzelner Systemgruppen jetzt nur noch über ein einfaches beispielsweise fünfadriges
Buskabel elektrisch miteinander verbunden werden. Das Bussystem genügt dabei den Sicherheitsanforderungen,
welche in den jeweiligen Ländern z.B. von den Technischen Überwachungsvereinen geprüft
werden. Diese verlangen beispielsweise besondere Absicherungen bei der Regelung der
Luft-, der Öl- und der Gaszufuhr, so daß gefährliche Zustände o.ä. von vornherein
ausgeschlossen werden.
[0014] Vorteilhaft können die Komponenten einer Systemgruppe bereits vom Werk vorverdrahtet
werden, so daß bei Installation der Feuerungsanlage vor Ort nur noch die Systemgruppen
über das Buskabel miteinander verbunden werden müssen. Somit kann vorteilhaft eine
leicht durchführbare Fehlerprüfung einer Systemgruppe bereits im Werk erfolgen. Ebenso
wird der Verdrahtungsaufwand deutlich verringert, da keine langen Kabel mehr von jeder
Komponente an eine bestimmte Stelle verlegt werden müssen. Damit sind Verdrahtungsfehler
nahezu vollständig ausgeschlossen. Die elektrische Inbetriebnahme der Feuerungsanlage
wird dank der eingesparten zeitaufwendigen Fehlersuche stark verkürzt. Ebenso können
die Feuerungsanlagen bei der Planung leichter projektiert, - und einmal installliert
- auch leicht erweitert werden. Sie sind ebenfalls bedienungsfreundlicher, störungsunempfindlicher
und servicefreundlicher als bekannte Feuerungsanlagen.
[0015] Bei der Verdrahtung einzelner Komponenten innerhalb einer Systemgruppe kann es auch
vorteilhaft sein, einige einer Systemgruppe zugeordnete Komponenten nicht nur mit
dem entsprechenden Kontroller der Systemgruppe, sondern auch noch mit einer weiteren
System- oder selbständigen Baugruppe elektrisch zu verbinden. Diese Komponenten benötigen
beispielsweise für ihre Leistungsversorgung eine höhere Spannung oder einen größeren
Strom als es die Treiberstufe des entsprechenden Kontrollers bereitstellen kann. Diese
speziellen Komponenten können das Gebläse, die Ölpumpe, das Abgasgebläse samt Rückführung
etc. sein. Für diese speziellen Komponenten werden beispielsweise zusätzliche Hochleistungskabel
bis hin zu einer externen Leistungsversorgung verlegt. Diese externe Leistungsversorgung
kann dabei in einer weiteren Systemgruppe implemetiert sein (z.B. ein Frequenzumrichter
mit Busschnittstelle) oder einer nicht mit dem Bus verbundenen Baugruppe angehören.
Diese Maßnahme ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Kontroller nur in Systemen
mit Netzspannung arbeiten. Die Steuerung dieser speziellen Komponenten - wie eine
Drehzahlregelung - kann dann wiederum über eine spezielle elektronische Einrichtung
erfolgen, die mit dem entsprechenden Kontroller der Systemgruppe, welcher diese Komponente
zugeordnet ist, elektrisch verbunden ist.
[0016] Ferner können Bedienelemente, wie EIN-AUS-Schalter etc., weiterhin einer räumlich
weit entfernten Systemgruppe zugeordnet und mit dieser elektrisch verbunden werden.
Dies gilt insbesondere für die Bedienelemente oder Kontrollanzeigen einer Feuerungsanlage,
welche häufig in getrennten Kontrollräumen oder Leitwarten angebracht sind.
[0017] Bevorzugt umfaßt die Feuerungsanlage im wesentlichen drei Systemgruppen, wobei die
Systemgruppen jeweils die Komponenten zur Steuerung, Regelung und/oder Überwachung
des Brenners, der Gasstraße, sowie alle übrigen Komponenten enthalten. Vorteilhaft
werden mit dieser Systemgruppierung all die Komponenten zusammengefaßt, welche räumlich
nah beieinander liegen und technisch einen oder mehrere bestimmte Kreisläufe bzw.
Funktionsabläufe der Feuerungsanlage steuern bzw. regeln. Dabei kann z.B. die Systemgruppe
für die Gasstraße vorzugsweise noch weiter in Systemuntergruppen unterteilt werden,
die ebenfalls über ein weiteres Bussystem mit dem entsprechenden Kontroller der Systemgruppe
für die Gasstraße verbunden sind.
[0018] Besonders bevorzugt ist das Bussystem mit wenigstens einer Zentralsteuerungs- bzw.
regelungsvorrichtung, insbesondere zwei Zentralrechnereinheiten, verbunden zum Überwachen
der Datenübertragung über das Bussystem und/oder zum automatischen Überprüfen der
Funktionsfähigkeit einzelner oder aller Komponenten der Feuerungsanlage. Diese Zentralisierung
von Steuerungseinrichtungen in eine Baueinheit ist eine kostengünstige Alternative
zur Dezentralisierung von getrennten Steuerungseinrichtungen in verschiedene Systemgruppen.
Damit kann auch die Fehlersicherheit erhöht werden. Ferner kann die Zentralsteuerungs-
bzw. -regelungsvorrichtung auch die gesamte Steuerung bzw. Regelung der Feuerungsanlage
übernehmen. Ferner können hiermit auch die von einem Prüfinstitut (z.B. TÜV) auferlegten
Sicherheitsanforderungen erfüllt werden.
[0019] Besonders bevorzugt ist die Zentralsteuerungs- bzw. regelungsvorrichtung einer Systemgruppe
zugeordnet und weist wenigstens zwei unabhängig arbeitende Zenntralrechnereinheiten
auf, wobei jede Zentralrechnereinheit allein die Feuerungsanlage, das Bussystem und
die einzelnen Systemgruppen steuern, regeln und/oder überwachen kann. Hiermit wird
die Sicherheit des gesamten Systems erhöht. Die Zentralrechnereinheiten können beispielsweise
so parallel arbeiten, daß sie ständig ihre erhaltenen und berechneten Daten miteinander
vergleichen und im Falle einer Abweichung, die Feuerungsanlage, einzelne Systemgruppen
oder einzelne Komponenten sicherheitsabschalten.
[0020] Bevorzugt weist das Bussystem einen CAN-Bus auf. Der CAN-Bus (Controller Area Network)
ist in der ISO/DS 11898 genormt. Dieser Bus wird verstärkt für die kostengünstige
und leistungsfähige Vernetzung auch in vielen anderen Bereichen (z.B. im Maschinenbau)
eingesetzt, wie in Kraftfahrzeugen, Landmaschinen, Aufzügen, Textilmaschinen, Baumaschinen,
und in der Medizintechnik usw.. Damit steht vorteilhaft bereits ein großes Know-How
bei der Datenübertragung über diesen speziellen Bus zur Verfügung.
[0021] Der CAN-Bus hat folgende vorteilhafte Eigenschaften:
- die Information wird objektorientiert übertragen,
- priorisierte Daten sind möglich mit sehr kurzen Latenzzeiten für hochpriore Daten,
- man erhält ein Multimaster-Nachrichtenverteilsystem mit netzweiter Datenkonsistenz,
kollisionsfreier Busarbitrierung und sehr hoher Übertragungssicherheit auch bei schwieriger
Umgebung sowie eine Übertragungsrate von 1MBaud bei 40m Buslänge.
[0022] Der Bus erkennt vorteilhaft einen Leitungsbruch oder Kurzschluß in der Leitung, ermöglicht
einen einfachen Anschluß für die Busteilnehmer und ist voll diagnosefähig.
[0023] Besonders bevorzugt ist für die Systemgruppen getrennt oder zusammen ein transportables
Prüfgerät zur Funktionsprüfung einzelner Komponenten und/oder des Bussystems vorgesehen,
welches über das Bussystem zur Kommunikation mit der(den) jeweilige(n) Systemgruppe(n)
anschließbar ist. Damit kann ein Installateur der Feuerungsanlage die Komponenten
einer Systemgruppe auf einfachste Art auf ihre Funktion vor Ort überprüfen. Er schließt
das transportable Prüfgerät an den Busanschluß der jeweiligen Systemgruppe an und
programmiert bestimmte Vorgänge ein, z.B. soll die Gasregelklappe geöffnet werden.
Er kann einfach durch Rücklesen der entsprechenden Werte der Gasregelklappe und durch
visuelles Prüfen der Stellung der Gasregelklappe überprüfen, ob diese richtig funktioniert
oder angeschlossen ist. So kann auch bei der werkmäßigen Vorinstallation einzelner
Systemgruppen ein entsprechender Prüffachmann mit Hilfe des Prüfgerätes die Funktionen
der einzelnen installierten Komponenten überprüfen. Auch bei Servicefällen einer bereits
vollständig installierten Feuerungsanlage können die Funktionen einzelner Komponenten
einfach überprüft werden, ohne daß der gesamte Feuerungsautomat vorher umständlich
umprogrammiert werden muß.
[0024] Zum Erhöhen der Sicherheit bei der Signalübertragung werden bevorzugt die zu übertragenden
Signale für die Steuerung bzw. Regelung und/oder Überwachung von Komponenten, die
den sicherheitsrelevanten Aspekten genügen müssen, wenigstens zweikanalig übertragen.
So kann beispielsweise eine zum Bus zusätzliche Leitung vorgesehen sein, über welche
die beiden Zentralrechnereinheiten bei einem festgestellten Störfall (insbesondere
bei fehlerhaften Übertragungen über den Bus) die einzelnen Systemgruppen veranlassen
können, alle angeschlossenen Komponenten sicherheitsabzuschalten.
[0025] Besonders bevorzugt wird hierzu bei einem festgestellten Störfall eine über eine
zusätzlich zum Bus des Bussystems vorgesehene Sicherheitsabschaltleitung - als zweiter
Kanal - übertragene Versorgungsspannung unterbrochen und dabei die Feuerungsanlage
in einen Sicherheitszustand gebracht. So wird damit z.B. die Spannungsversorgung für
die einzelnen Brennstoff-Ventile und Zündvorrichtung bzw. für deren vorgeschaltete
Leistungsschalter (Relais, etc) unterbrochen werden. Diese zusätzliche Übertragungsleitung
kann in dem Kabel enthalten sein, das auch die Adern für die normale Datenübertragung
enthält.
[0026] Zum weiteren Erhöhen der Sicherheit werden bevorzugt die von sicherheitsrelevanten
Komponenten stammenden Signale hinsichtlich Übertragungsfehler im Bussystem getestet,
die zwischen dem Anschluß der Komponente an ihrer jeweiligen Systemgruppe und der
Zentralsteuerungs- bzw. regelungsvorrichtungen auftreten können, indem vorbestimmte
Signale an den Anschluß der jeweiligen Komponente gelegt und die anschließend übertragenen
Signale mit den vorbestimmten Signalen verglichen werden. Mit diesem Testverfahren
kann festgestellt werden, ob die Nachrichten, die über das Bussystem übertragen wurden
und den Signalen für die sicherheitsrelevanten Komponente entsprechen sollen, tatsächlich
den Signalen entsprechen, die an der jeweiligen Anschlußstelle der Systemgruppe für
die sicherheitsrelevante Komponente anliegen.
[0027] Bevorzugt werden alle zu regelnden bzw. zu steuernden sicherheitsrelevanten Komponenten
über wenigstens zwei unabhängige Ausgänge des Bussystems angesteuert, die ihre Signale
von jeweils einer zugeordneten Zentralsteuerungs- bzw. regelungvorrichtungen erhalten.
Die einzelnen Systemgruppen enthalten zu diesem Zweck beispielsweise zwei Treiberstufen,
die jeweils unabhängig von den beiden Zentralrechnereinheiten getrennt angesteuert
werden und lediglich gemeinsam die Stromversorgung der jeweiligen anzusteuernden Komponente
einschalten können.
[0028] Besonders bevorzugt werden die an den Ausgängen des Bussystems anliegenden Signale
zur Steuerung bzw. Regelung von sicherheitsrelevanten Komponenten über getrennte Eingänge
des Bussystems eingelesen, über das Bussystem zurückübertragen und mit den Soll-Signalen
verglichen. Damit können die Ausgänge vorteilhaft auf ihre Funktion hin gestestet
werden. Liegt beispielsweise keine Übereinstimmung der an die Ausgänge gesandten Signale
und der zurückübertragenen Signale vor, so kann die gesamte Feuerungsanlage beispielsweise
sicherheitsabgeschaltet werden.
[0029] Bevorzugt werden die über das Bussystem zu übertragenden Nachrichten nach Nachrichtenarten
geordnet, wobei jeder Nachrichtenart ein Prioritätswert für die Übertragung über das
Bussystem zugeordnet wird. Damit können beispielsweise die sicherheitsrelevanten Daten
eine höhere Priorität erhalten, womit sichergestellt wird, daß sie bei der Übertragung
über das Bussystem möglichst unmittelbar übertragen werden, beispielsweise durch Unterbrechung
einer niederprioren Nachricht.
[0030] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. Darin wird auf die beigefügte schematische
Zeichnung Bezug genommen. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- schematisch die einzelnen elektrisch anschließbaren Komponenten einer Feuerungsanlage,
welche drei Systemgruppen zugeordnet sind,
- Fig. 2
- schematisch einzelne fest vorgegebene sowie optionelle Systemgruppen der Feuerungsanlage,
- Fig. 3
- schematisch verschiedene Ein- und Ausgänge der Basissystemgruppe,
- Fig. 4
- schematisch verschiedene Ein- und Ausgänge der Brennersystemgruppe,
- Fig. 5
- schematisch verschiedene Ein- und Ausgänge der Gassystemgruppe,
- Fig. 6
- schematisch das erfindungsgemäße Bussystem mit der zusätzlichen Sicherheitsabschaltleitung,
- Fig. 7
- schematisch den erfindungsgemäßen zweikanaligen Aufbau des Systems, die erfindungsgemäße
doppelte Ausführung der Bussystemausgänge und das erfindungsgemäße Funktionstestverfahren
für diese Ausgänge,
- Fig. 8
- schematisch den Aufbau des Bussystems zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Testverfahrens
für die Bussystemeingänge.
[0031] Fig. 1 zeigt schematisch die einzelnen elektrisch anschließbaren Komponenten einer
Feuerungsanlage, welche drei Systemgruppen 2, 4 und 6 zugeordnet sind. Die erste Systemgruppe,
im folgenden auch Basismodul 2 genannt, umfaßt im wesentlichen Steuerungs-, Regelungs-
und Überwachungseinrichtungen für die Feuerungsanlage. Die zweite Systemgruppe, im
folgenden auch Brennermodul 4 genannt, umfaßt im wesentlichen alle elektrisch anschließbaren
Komponenten für die Steuerung, Regelung und/oder Überwachung des Ölkreislaufes sowie
der Luftzufuhr für den Brenner der Feuerungsanlage. Die dritte Systemgruppe, im folgenden
auch Gasmodul 6 genannt, umfaßt im wesentlichen alle elektrisch anschließbaren Komponenten
zur Steuerung, Regelung und/oder Überwachung der Gasstrecke.
[0032] Das Basismodul 2 ist mit dem Brennermodul 4, und das Brennermodul 4 mit dem Gasmodul
6 jeweils über einen Bus 8 verbunden. Der Bus 8 ist ein spezieller CAN-Bus und verwendet
zur seriellen Datenübertragung beispielsweise ein mehradriges, meist fünfadriges Kabel.
Dabei kann die Kabellänge des Busses 8 zwischen Basismodul 2 und Brennermodul 4 oft
mehr als 100 Meter betragen. Dieses Kabel wird im Basismodul 2 und im Brennermodul
4 jeweils an einen speziellen elektrischen Busanschluß eines Kontrollers 78 bzw. 10
angesteckt. Von einem zweiten Bus-Anschluß des Kontrollers 10 führt ein zweites Kabel
des Busses 8 zu einem elektrischen Busanschluß eines Kontrollers 12 im Gasmodul 6.
Die drei Kontroller 78, 10, 12 werden jeweils über einen elektrischen Anschluß 14
mit Netzspannung versorgt.
[0033] Das Gasmodul 6 umfaßt in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel folgende elektrisch
anschließbaren Komponenten, welche (z.B. über ein Rohr- oder Schlauchleitungssystem)
miteinander verbunden sind: eine Hauptgasleitung 16, eine Abzweigung 18, eine Zündgasleitung
20, ein Gasdruckwächter minimal 22, ein gasseitiges Gasventil 24, eine Gas-Dichteprüfeinrichtung
26, ein brennerseitiges Gasventil 28, einen Gasdruckwächter maximal 30 und ein Zündgasventil
32. Von der Hauptgasleitung 16 zweigt an der Abzweigung 18 die Zündgasleitung 20 ab,
welche über das Zündgasventil 32 geleitet anschließend entlang der Hauptgasleitung
16 verläuft. Die Hauptgasleitung 16 verbindet in Folge: den Gasdruckwächter minimal
22, das gasseitige Gasventil 24, die Gas-Dichteprüfeinrichtung 26, das brennerseitige
Gasventil 28 und den Gasdruckwächter maximal 30. Die elektrisch anschließbaren Komponenten
22 bis 32 sind dabei jeweils mit dem Kontroller 12 elektrisch verbunden (nicht gezeigt).
Der Gasdruckwächter minimal 22, die Gas-Dichteprüfeinrichtung 26 und der Gasdruckwächter
maximal 30 liefern dabei über eine beispielsweise einadrige Signalleitung ein elektrisches
Signal an den Kontroller 12. Der Kontroller 12 wiederum liefert über eine beispielsweise
zweiadrige Leitung elektrische Signale an das gasseitige Gasventil 24, das brennerseitige
Gasventil 28 und das Zündgasventil 32. In dem Kontroller 12 werden die von dem Bus
8 kommenden Signale, welche in digitaler Form seriell kodiert sind, in entsprechende
elektrische Signale für die jeweils anzusteuernde Komponente 24, 28 und 32 umgewandelt.
Umgekehrt wandelt der Kontroller 12 die von den Komponenten 22, 26 und 30 kommenden
elektrischen Signale in entsprechende digitale Werte um und überträgt sie seriell
über den Bus 8.
[0034] Das von einem Gasvorrat stammende Gas strömt in der durch den Pfeil A gekennzeichneten
Richtung in die Hauptgasleitung 16, verzweigt an der Abzweigung 18 in die Zündgasleitung
20, passiert das Zündgasventil 32 und gelangt schließlich jeweils über die Hauptgasleitung
16 und die Zündgasleitung 20 in den Brenner. Der nicht in die Zündgasleitung abgezweigte
Hauptgasstromanteil strömt über den Gasdruckwächter minimal 22 durch das gasseitige
Gasventil 24, die Gas-Dichteprüfeinrichtung 26, das brennerseitige Gasventil 28 und
den Gasdruckwächter maximal 30 und gelangt schließlich ebenfalls in den Brenner.
[0035] Das Brennermodul 4 umfaßt in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel folgende
elektrisch anschließbaren Komponenten des Ölkreislaufes, der Luftzuführung und der
Zündeinrichtung:
[0036] Die elektrisch anzusteuernden Komponenten des Ölkreislaufes sind der Reihe nach:
eine Ölpumpe 34, ein Öldruckwächter für den Vorlauf 36, ein Ölventil für den Vorlauf
38, ein Düsenabschluß-Ventil 40, ein Ölventil für den Rücklauf 42, ein Ölmengenregler
44 und ein Öldruckwächter für den Rücklauf 46. Diese Komponenten 34 bis 46 sind (z.B.
über ein Rohr- bzw. Schlauchleitungssystem) untereinander und über elektrische Kabel
(nicht gezeigt) jeweils mit dem Kontroller 10 des Brennermoduls 4 verbunden. Die beiden
Öldruckwächter 36 und 46 liefern jeweils ihre elektrischen Signale über beispielsweise
einadrige Signalleitungen an den Kontroller 10. Ferner sendet der Kontroller 10 elektrische
Signale über beispielsweise jeweils zweiadrige Leitungen an den Öldruckwächter im
Vorlauf 36, das Ölventil im Vorlauf 38, das Düsenabschluß-Ventil 40, das Ölventil
im Rücklauf 42 und den Öldruckwächter im Rücklauf 46. Analog zum Kontroller 12 wandelt
der Kontroller 10 die von den Komponenten 36 und 46 kommenden elektrischen Signale
in digitale Signale zum seriellen Übertragen über den Bus 8 sowie die über den Bus
8 eingelesenen digitalen Signale in elektrische Signale zur Steuerung der Komponenten
36 bis 46 um.
[0037] Das von einem Ölvorrat stammende Öl wird von der Ölpumpe 34 in die durch den Pfeil
B gekennzeichnete Richtung in den in Fig. 1 gezeigten Ölkreislauf gefördert. Von der
Ölpumpe 34 gelangt der Ölstrom somit nacheinander in den Öldruckwächter im Vorlauf
36, in das Ölventil im Vorlauf 38, in das Düsenabschluß-Ventil 40 und wird dort teilweise
in der Brennerflamme verbrannt. Der überschüssige Anteil des Ölstromes wird über das
Ölventil im Rücklauf 42, den Ölmengenregler 44 und den Öldruckwächter im Rücklauf
46 zurück in den Ölvorrat gepumpt.
[0038] Weiterhin umfaßt das Brennermodul 4 einen Stellantrieb 48, welcher einen mechanischen
Verbund 50 antreibt. Von dem mechanischen Verbund 50 ist über ein Gestänge 52 eine
Luftklappe 54, über ein Gestänge 58 eine Gasregelklappe 60 und über ein Gestänge 62
der Ölmengenregler 44 einstellbar. Der Stellantrieb 48 ist dabei mit dem Kontroller
10 des Brennermoduls 4 elektrisch verbunden (nicht gezeigt). Ferner sind der Ölmengenregler
44 und die Gasregelklappe 60 mit dem Kontroller 10 des Brennermoduls 4 jeweils über
ein beispielsweise zweiadriges Kabel elektrisch verbunden (nicht gezeigt). Die erste
Ader beider Kabel trägt dabei jeweils das Überwachungssignal für den minimalen Reglerstand
(minimale Klappenstellung) des Gas- 60 bzw. Ölmengenreglers 44, die zweite Ader jeweils
das Überwachungssignal für den maximalen Reglerstand (maximale Klappenstellung) des
Gas-60 bzw. Ölmengenreglers 44. Ein weiteres beispielweise zweiadriges Kabel (nicht
gezeigt) verbindet den Kontroller 10 des Brennermoduls 4 mit dem Stellantrieb 48,
über welches je ein Signal zum Öffnen und zum Schließen des vom Stellantrieb 48 angetriebenen
mechanischen Verbundes 50 übertragen wird.
[0039] Ferner umfaßt das Brennermodul 4 noch ein Gebläse 56 und einen Luftdruckwächter 64.
Die Luft wird somit von dem Gebläse 56 angesaugt und gelangt über die Luftklappe 54
und den Luftdruckwächter 64 in den Brennraum des Brenners. Die Luftzufuhr wird hierbei
über den Stellantrieb 48, das Gestänge 52 und die Luftklappe 54 kontinuierlich verändert.
Die Gaszufuhr wird über den Stellantrieb 48, das Gestänge 58 und die Gasregelklappe
60 und der Ölmengendurchfluß über den Stellantrieb 48, das Gestänge 62 und den Ölmengenregler
54 kontinuierlich verändert. Insgesamt besteht somit ein vom mechanischen Verbund
50 fest vorgegebener Zusammenhang zwischen Luft-, Gas- und Ölmengenzufuhr.
[0040] Die Ölpumpe 34 und das Gebläse 56 sind beispielsweise mit einer elektrischen Leistungsversorgung
des Basismoduls 2 elektrisch verbunden. Diese Leistungsversorgung liefert dabei eine
konstante Leistung (konstante Spannung und konstanter Strom), wobei beispielsweise
ein Drehzahlgeber (nicht gezeigt) sowohl an der Ölpumpe 34 als auch am Gebläse 56
die jeweilige Drehzahl steuert bzw. regelt. Hierzu ist der jeweilige Drehzahlgeber
mit dem Kontroller 10 elektrisch verbunden (nicht gezeigt), so daß der Kontroller
10 einerseits analoge Signal zur Steuerung der Drehzal an den jeweiligen Drehzahlgeber
sendet und andererseits analoge Signale zur Überwachung der eingestellten Drehzahl
vom jeweiligen Drehzahlgeber empfängt. Diese Signale werden ebenfalls in digitale
Signale umgewandelt und über den Bus 8 übertragen. Die getrennte Leistungsversorgung
der Ölpumpe 34 und des Gebläses 56 hat den Vorteil, daß der Kontroller 10 weiterhin
nur elektrische Signale im kleinen Leistungsbereich verarbeiten und bereitstellen
muß (er wird beispielsweise mit Netzspannung versorgt), während die Ölpumpe 34 und
das Gebläse 56 aber höhere Leistungen verlangen.
[0041] Schließlich umfaßt das Brennermodul 4 noch einen Flammenwächter 66, einen Zündtrafo
68 für die Zündung des Öls und einen Zündtrafo 70 für die Zündung des Gases (oder
nur einen Zündtrafo (nicht gezeigt) für die Zündung des Öls und des Gases). Diese
Komponenten 66 bis 70 sind jeweils mit dem Kontroller 10 des Brennermoduls 4 elektrisch
verbunden (nicht gezeigt).
[0042] Fig. 2 zeigt schematisch die einzelnen Systemgruppen 2, 4 und 6, sowie weitere optionale
Systemgruppen. Der Grundaufbau mit den Systemgruppen Basismodul 2, Brennermodul 4
und Gasmodul 6 kann somit über den Bus 8 optionell mit weiteren Systemgruppen erweitert
werden.
[0043] Das Basismodul 2 ist in drei (optional vier) Schaltkreise unterteilt. Diese bilden
einen Feuerungsautomat 74, einen internen Leistungsregler 76 und die Schnittstelle
78 aus. Ferner kann im Basismodul 2 optional ein weiterer Schaltkreis für einen elektronischen
Verbund 80 vorgesehen sein.
[0044] Der Feuerungsautomat 74 ist für die Steuerung, Regelung und Überwachung der Betriebszustände
sämtlicher elektrischer Komponenten der Feuerungsanlage zuständig. In der Regel ist
der Feuerungsautomat 74 eine Hardware bzw. eine Rechnereinrichtung mit einer darauf
implementierten Software. Die Rechnereinrichtung ist zweikanalig (zwei Mikroprozessoren
arbeiten parallel und steuern einen Input/Output-Port an) ausgebildet und über die
Schnittstelle 78 mit dem Bus 8 verbunden. Empfängt oder sendet einer der beiden Mikroprozessoren
der zweikanaligen Rechnerstruktur andere Daten als der andere, so wird der Feuerungsautomat
74 aus sicherheitstechnischen Gründen abgeschaltet. Der Feuerungsautomat 74 kann als
fertige Kassette mit Frontplatte, Sicherheitsabschalteinrichtung, Stromversorgung
und Reset, Service-Rechner und einer Busplatine sowie verschiedenen Steckkarten in
SMD-Technik aufgebaut sein.
[0045] Da ferner alle ausgesandten Signale zurückgelesen werden, wird sichergestellt, daß
alle Befehle inklusive der über den Bus übertragenen Daten richtig ausgeführt worden
sind. Beispielsweise gibt die Rechnereinrichtung des Feuerungsautomaten 74 über den
Bus 8 den Befehl aus, das brennerseitige Gasventil 28 im Gasmodul 6 zu öffnen. Die
Rechnereinrichtung kontrolliert anschließend durch Zurücklesen der Stellung des brennerseitigen
Gasventils 28 im Gasmodul 6 über den Bus 8, ob der Befehl richtig ausgeführt worden
ist.
[0046] Der Feuerungsautomat 74 dient der sicherheitsrelevanten Steuerung, Regelung und Überwachung
von Feuerungsanlagen beliebiger Leistung. Er steuert und kontrolliert somit sämtliche
Betriebszustände aller Komponenten der Feuerungsanlage. Er reagiert ferner auf alle
Störfälle, wie z.B. Luftmangel, Flammenausfall, Fehlfunktionen der Stellantriebe 48,
Sauerstoffschwankungen usw.. Ein Fehler wird innerhalb einer bestimmten Zeitspanne
erkannt. Besteht er länger als eine weitere vorgegebene Zeitspanne, so wird über eine
Sicherheitskette abgeschaltet. Der Feuerungsautomat 74 führt dazu selbsttätig einen
periodischen Test des Flammenwächters 66 für die Haupt- und die Zündflamme, eine Brennstoffwahlerkennung,
eine Rauchgasklappen-Ansteuerung/Überwachung sowie eine Fernentriegelung (bei Störung
kann der Feuerungsautomat 74 z.B. von der Leitwarte aus zurückgesetzt werden) durch.
Dabei können beliebige Flammenwächter 66 für Zünd- und Hauptflamme angeschlossen werden.
Alle Betriebsdaten und Funktionen können über eine Bedien-Anzeige-Einrichtung angezeigt
und über unterschiedliche Zugangsberechtigungen verändert werden.
[0047] Die Software des Feuerungsautomaten 74 setzt sich aus einem Betriebssystem, welches
den sicherheitsrelevanten Bestimmungen eines Prüfinstitutes (z.B. TÜV) entspricht,
einem Anwenderprogramm, in dem die einzelnen Funktionen der Feuerungsanlage implementiert
sind, und der Busbetriebssoftware zusammen. Das Betriebssystem überprüft jeden Ausgang
der Schnittstelle 78 des Basismoduls 2 und enthält Sicherheitsfunktionen zum unmittelbaren
Abschalten einzelner Ausgänge sowie eine Bussteuerung. Das Anwenderprogramm umfaßt
im wesentlichen den Gas- und den Ölfeuerungsautomaten mit der Gasdichtheitskontrolle
und implementiert ggf. bereits die Brennstoff-Luft-Verhältnisregelung, die Sauerstoff-Ausschaltung
und -Überwachung sowie die Kohlendioxidüberwachung. Dabei können folgende Zeiten für
die Gas- oder Ölzufuhr programmiert werden: die Vor- und die Nachbelüftung, die Vorzündung,
die Fremdlichtüberwachung, die Luftklappenverzögerungszeit und die externe Programmunterbrechungszeit
zur Vorbelüftung bzw. Vorzündung bzw. Nachbelüftung. Ferner kann das Anwenderprogramm
bereits Programmteile zum Steuern von Schweröl enthalten.
[0048] Das Bussystem enthält neben Programmteilen zur Aufbereitung der Daten bei der Datenübertragung
einen weiteren Programmteil zum Überprüfen der Datenübertragung über den Bus 8.
[0049] Der interne Leistungsregler 76 regelt die Brennerleistung und kann ein Leistungsregler
mit PID-Charakteristik sein. Die Leistung kann dabei automatisch oder manuell über
zusätzlich an das Basismodul 2 angeschlossene externe AUF- und ZU-Taster den jeweiligen
Leistungsanforderungen angepaßt werden. Der Leistungsregler 76 kann so ausgelegt sein,
daß er einen Warmlauf nach längerer Außer-Betrieb-Setzung der Feuerungsanlage oder
bei Unterschreiten einer bestimmten Kesseltemperatur bzw. eines -druckes nach manueller
Vorgabe oder automatisch einleitet.
[0050] Der optionale elekronische Verbund 80 dient der Steuerung von elektronisch angetriebenen
Stellantrieben, die direkt mit der entsprechenden anzusteuernden Klappe verbunden
sind. Im allgemeinen werden die einzelnen Stellklappen (Luftklappe 54, Gasregelklappe
60, Abgasrückführklappe etc.) über ein Gestänge 52, 58, 62 und eine entsprechende
mechanische Kurvenscheibe im mechanischen Verbund 50 vom zugeordneten Stellantrieb
48 eingestellt. Mit Hilfe des elektronischen Verbundes 80 kann jeder Klappe 54, 60
hiermit ein eigener Stellantrieb zugeordnet werden. Der Stellantrieb steuert dann
mittels einer im elektronischen Verbund 80 abgespeicherten Kurve, welche die mechanische
Kurvenscheibe ersetzen soll, die zugeordnete Klappe 54, 60 direkt an. Der elektronische
Verbund 80 stellt daher die zusätzlichen Daten bereit, die durch den Ersatz des Stellantriebs
48 samt mechanischem Verbund 50 und Gestänge 52, 58, 62 mit direkten Stellantrieben
auf der Luftklappe, der Gasklappe, usw. zusätzlich aufkommen.
[0051] An die Schnittstelle 78 des Basismoduls 2 sind zusätzlich zum Bus 8 optional ein
PC 82 bzw. ein Modem 82 oder ein Bedien-Anzeigemodul 84 anschließbar. Das Bedien-Anzeigemodul
84 sowie optional der PC 82 bzw. das Modem 82 können auch unmittelbar an das Bussystem
angeschlossen sein (siehe gestrichelte Linie). Sie dienen der Fernanzeige aller Betriebsdaten
und Störfälle. Dabei können Soll- und Ist-Werte (auch der Vergangenheit) angezeigt,
Einstell- und Betriebsdaten ausgedruckt, der Fehlerpuffer (bis zu mehreren Störfällen
der Vergangenheit) abgefragt und ausgedruckt werden. Das Bedien-Anzeige-Modul 84 oder
der externe PC 82 können dabei folgende Betriebszustände anzeigen: Brenner AN/AUS,
Vorbelüftungszeit, Zündstellung, Flammensignal, Nachbelüftung, Stellantrieb-Ist-Positionen,
Lastpunkte (Leistung), Anzeige der angeschlossenen Meßsignale (Sauerstoff, Kohlendioxid,
Stickstoffe), Sauerstoff-Soll- und Ist-Werte, Dichtheitskontrolle (Entleeren → Prüfen
→ Füllen → Prüfen), Drehzahlregelung in Prozent, die Uhrzeit und die Betriebsstunden
sowie alle Störfälle (Flammenausfall, Flammenwächter fehlerhaft, Flammensignal Zündflamme
und Hauptflamme, Fremdlicht-Vorbelüftung, Fremdlicht-Nachbelüftung, Rauchgasklappe
offen, Brennstoff-Wahlschalter undefiniert, externe Programmunterbrechung zu lang,
Soll-/Ist-Position Stellantrieb, Zeitüberwachung Stellmotor, Falschverdrahtung des
Stellantriebes, Endschalter Stellantrieb, Ausfall der Sauerstoffaufschaltung, Gasmagnetventil-Undichtigkeiten,
Drehzahlwächter nicht stabil, Soll-Ist-Position-Frequenzumrichter, Frequenzumrichter-Wartezeiten
überschritten, Unterbrechungen der Sicherheitskette und Systemfehler). Das Ansprechen
einzelner Sicherheitseinrichtungen und deren Reihenfolge im Störfalle kann dabei mit
Hilfe von Meldemodulen im Klartext angezeigt werden.
[0052] Das Basismodul 2 kann beispielsweise über das Modem 82 an das Telefonnetz angeschlossen
und die Daten somit an beliebige Orte zur Fernüberwachung übertragen werden. Ferner
können Einstell- bzw. Feuerungsanlagedaten vom PC 82 auf Datenträger gesichert werden.
[0053] Das Brennermodul 4 besteht im wesentlichen aus dem Schaltkreis für einen mechanischen
Verbund 86 und kann optional noch mit Schaltkreisen für einen Sonderbrenner 87, für
einen elektronischen Verbund 88 und für eine Temperaturregelung 90 eines Vorwärmers
erweitert werden. Der mechanische Verbund 86 umfaßt dabei alle Ein- und Ausgänge für
den Stellantrieb 48, das Gebläse 46, die Ölpumpe 34 und alle übrigen elektrisch anschließbaren
Komponenten des Brennermoduls 4 (wie bereits oben beschrieben).
[0054] Der Sonderbrenner 87 kann beispielsweise weitere Ein- und Ausgänge enthalten, die
in einer standardisierten Basisversion des Brennermoduls 4 noch nicht berücksichtigt
sind. Somit kann das Brennermodul 4 flexibel an verschiedene Feuerungsanlagen angepaßt
werden, indem an die Basisversion des Brennermoduls 4 die noch zusätzlich anzusteuernden
Komponenten über eine Erweiterungskarte, den Sonderbrenner 87, angeschlossen werden.
[0055] Der optionale elektronische Verbund 88 des Brennermoduls 4 umfaßt alle Ein- und Ausgänge
für einzelne Stellantriebe, die mit Hilfe des elektronischen Verbundes 80 des Basismoduls
2 direkt - also ohne Umweg über die mechanische Kurvenscheibe - eine jeweils zugeordnete
Klappe ansteuern (s.o.).
[0056] Die optionale Temperaturregelung 90 des Vorwärmers wird im allgemeinen für Schwerölbrenner
eingesetzt, bei denen das Schweröl nach einem Kaltstart des Kessels erst auf Betriebstemperatur
(z.B. 130°C) vorgewärmt werden muß, damit es flüssig genug ist.
[0057] An den Bus 8 kann zusätzlich ein weiteres Gasmodul 6, ein Kesselfolgemodul 92, ein
Erstfehlermeldemodul 94, eine Sauerstoffregelung 96, eine speicherprogrammierbare
Steuerung (SPS) 98, ein Abgasrückführmodul (ARF-Modul) 99 wie auch ein Kesselmodul
101 angeschlossen werden.
[0058] An das optionale Kesselfolgemodul 92 können über entsprechende Ein- und Ausgänge
weitere Feuerungsanlagen bzw. Kessel angeschlossen werden, die von dem Kesselfolgemodul
92 lastabhängig z.B. der Reihe nach eingeschaltet werden.
[0059] An das Erstfehlermeldemodul 94 sind über entsprechende Ausgänge externe Geräte (Euro-Piepser,
City-Ruf etc.) anschließbar, die im Fall einer Störung einen entsprechenden Alarm
auslösen.
[0060] Die optionale Sauerstoffregelung 96 regelt beispielsweise entweder das Gebläse 56
in seiner Drehzahl nach oder auch einen zusätzlichen in der Luftzufuhr angeordneten
Ventilator, und zwar in Abhängigkeit von gemessenen lastabhängigen Verbrennungswerten.
Hierfür umfaßt die Sauerstoffregelung 96 die entsprechenden Ein- und Ausgänge.
[0061] An die optionale speicherprogrammierbare Steuerung 98 sind über entsprechende Ein-
und Ausgänge zusätzliche anzusteuernde Geräte oder Vorrichtungen anschließbar, die
unmittelbar die Funktion der Feuerungsanlage beeinflussen, wie eine Beleuchtung etc..
[0062] Das Abgasrückführmodul 99 kann einen optionalen Abgasrückführ-Gebläsemotor in seiner
Drehzahl sowie einen Stellantrieb für eine Abgasklappe regeln. Dabei regelt es die
Drehzahl des Motors beispielsweise über einen Frequenzumrichter und kann die eingestellte
Drehzahl über einen Drehzahlmesser überwachen. Die Drehzahlregelung des Abgasrückführmoduls
99 kann dabei ein- oder ausgeschaltet, sowie deren Abweich-Bandbreite eingestellt
werden. Hierzu kann das Abgasrückführmodul 99 ebenso einen Frequenzumrichter-Test
durchführen. Die zusätzliche Gebläseklappe für das Abgas wird vom Stellantrieb angesteuert
und in ihrer Stellung überwacht. Das Abgasrückführmodul 99 stellt die Abgasklappe
z.B. leistungsbezogen und zugabhängig ein.
[0063] Das Kesselmodul 101 kann beispielsweise alle am Kessel angeordneten Komponenten zum
Überwachen des Kessels umfassen, wie Temperaturaufnehmer, Wassermangelmelder, Sicherheitstemperaturbegrenzer,
Druckbegrenzer etc.. Das Kesselmodul 101 dient damit ausschließlich der sicherheitsüberwachung
des Kessels.
[0064] Fig. 3 zeigt schematisch verschiedene Ein- und Ausgänge 78 des Basismoduls 2. Diese
Ein- bzw. Ausgänge sind in digitale Eingänge 100, digitale Ausgänge 102, analoge Eingänge
104 und analoge Ausgänge 106 eingeteilt. Die digitalen Eingänge 104 können nur zwei
Spannungswerte - z.B Null und eine vorgegebene Spannung (z.B. 230 V) - innerhalb einer
Toleranz erkennen. Ebenso liefern die digitalen Ausgänge 102 nur ein elektrisches
Nullsignal oder eine bestimmte vorgegebene Spannung (z.B. 230 V). Die analogen Eingänge
104 können Spannungen empfangen, die beispielsweise kontinuierlich zwischen 0 und
10 Volt liegen. Gleichfalls können die analogen Ausgänge 106 kontinuierlich Spannungen
zwischen beispielsweise 0 und 10 Volt liefern.
[0065] Ferner enthält das Basismodul 2 noch Anschlußmöglichkeiten zur Stromversorgung 14,
den PC/Modem 82, das Bedienanzeigemodul 84 und den Bus 8.
[0066] Die digitalen Eingänge 100 sind dabei so am Basismodul 2 vorgesehen, daß bestimmte
manuell oder mechanisch zu betätigende EIN-AUS-Schalter bzw. -Taster von vornherein
oder erst optional anschließbar sind. Diese EIN-AUS-Schalter sind an unterschiedlichen
Orten in der Nähe oder räumlich getrennt von der Feuerungsanlage angebracht und über
elektrische Kabel mit den digitalen Eingängen 100 verbunden. Die digitalen Eingänge
100 haben hierzu elektrische Anschlußmöglichkeiten für: einen Brenner-EIN-Schalter
108, einen Brennstoff-Vorwahlschalter 110, mit welchem zwischen einer Ölfeuerung und
einer Gasfeuerung manuell umgeschaltet werden kann, einen Brennstoffwahlschalter 112,
mit dem zwischen einer automatischen und einer manuellen Brennstoffauswahl gewählt
werden kann, einen Rückmelder für die Vorbelüftung 114, einen Rückmelder für die Zündung
116, einen Rückmelder für die Nachbelüftung 118, einen Rückmelder für eine Abgasklappe
119, einen Schalter für Handsteuerung 120 der Leistungsregelung, und in Verbindung
mit diesem Schalter 120 jeweils einen Taster 122, 124 zum Erhöhen bzw. Erniedrigen
der Brennerleistung (z.B. durch Öffnen bzw. Schließen des Stellantriebs 48) sowie
einen Reset-Taster 126 zum Zurücksetzen des Basismoduls 2. Die Schalter 108, 110,
112, 120 und die Taster 122, 124, 126 sind somit manuell betätigbar während die Rückmelder
114, 116 und 118 z.B. mechanisch ausgelöst werden.
[0067] Ferner sind an den digitalen Eingänge 100 optional noch elektrische Anschlußmöglichkeiten
für einen Schlüsselschalter zum Begrenzertest 128, für Sicherheitseingänge des Kessels
130 (z.B. Kessel-Temperaturüberwachung), des Ölkreislaufs 132 (z.B. eine Leckprüfung)
und des Gaskreislaufs 134 (z.B. eine Gaswarnanlage) sowie für einen EIN-AUS-Schalter
zur Sollwertumschaltung 136 (z.B. Tag-und-Nacht-Absenkung) vorgesehen.
[0068] Die digitalen Ausgänge 102 umfassen im wesentlichen Anschlußmöglichkeiten für die
Leistungsversorgung des Gebläses 56 und der Ölpumpe 34 sowie eines Abgasklappenmotors
140. Ferner umfassen die digitalen Ausgänge 102 Anschlußmöglichkeiten für folgende
Kontrollampen: Betriebs-Störung 138, Vorbelüftung 142, Zündlast 144, Brennstoff (Öl
oder Gas) 146, Betrieb der Feuerungsanlage 148 und die Regelfreigabe 149.
[0069] Die Anschlußmöglichkeiten für den Pumpenmotor 34 und den Brennermotor 56 sind so
ausgelegt, daß beispielsweise jeweils ein Leistungsschütz angeschlossen werden kann,
dessen Ausgang mit dem Pumpenmotor 34 oder dem Brennermotor 56 verbunden ist. Über
den jeweiligen Leistungsschütz kann so beipielsweise eine 380-Volt-Versorgungsspannung
an den Pumpenmotor 34 und den Brennermotor 56 gelegt werden. Eine entsprechende Strom-
bzw. Spannungsbegrenzung kann durch vorgeschaltete Sicherungsorgane verwirklicht werden,
wobei Leistungsschütz und Sicherungsorgane örtlich getrennt vom oder im Basismodul
2 eingebaut sein können.
[0070] Die analogen Eingänge 104 haben Anschlußmöglichkeiten für eine externe Sollwertvorgabe
150 und für eine externe Istwerteingabe 152, welche beispielsweise als elektrische
Spannungen zwischen 0 und 10 Volt eingegeben werden.
[0071] Die analogen Ausgänge 106 umfassen Ausgänge zum Angeben der Brennerlast 154, welche
beispielsweise als elektrische Spannung zwischen 0 und 10 Volt kodiert ausgegeben
wird, und zur Ausgabe einer Festspannung 156 von beispielsweise 10 Volt. Somit kann
der im Basismodul 2 integrierte Leistungsregler 76 einfach durch einen externen optionalen
Leistungsregler ersetzt werden. Dieser externe Leistungsregler wird einfach an die
analogen Eingänge 150 bis 156 angeschlossen und übernimmt dabei alle Funktionen des
internen Leistungsreglers 76. Der externe Leistungsregler wird somit vom Festspannungsausgang
156 mit Strom versorgt und erhält den aktuellen Wert der Brennerlast über den Brennerlastausgang
154.
[0072] Fig. 4 zeigt schematisch verschiedene Ein- und Ausgänge des Brennermoduls 4. Diese
Ein- bzw. Ausgänge sind wiederum in digitale Eingänge 158, digitale Ausgänge 160 und
analoge Eingänge 162 eingeteilt (s.o). Außerdem enthält das Brennermodul 4 noch Anschlußmöglichkeiten
zur Stromversorgung 14, das Bedienanzeigemodul 84 und den Bus 8.
[0073] Die digitalen Eingänge 158 umfassen Anschlußmöglichkeiten für den Öldruckwächter
im Vorlauf 36, den Öldruckwächter im Rücklauf 46, den Luftdruckwächter 64, den Flammenwächter
66 für die Hauptflamme, einen Flammenwächter 67 für die Zündflamme sowie für den Rückmelder
des Stellantriebs 48.
[0074] Die digitalen Ausgänge 160 umfassen Anschlußmöglichkeiten für den Zündtrafo des Öls
68, den Zündtrafo des Gases 70, für die Ölventile im Vor- 38 und im Rücklauf 42, für
das Düsenabschlußventil 40, für das Zündgasventil 32 und für den Rückmelder des Stellantriebes
48. Die entsprechenden digitalen Ausgänge 160 sind dabei mit dem Rückmelder derart
verbunden, daß nacheinander eine Spannung über Anschlüsse 164 bis 174 so an den Rückmelder
anlegbar ist, daß das Ausgangssignal des Rückmelders am entsprechenden digitalen Eingang
158 angibt, ob die Gasklappe die minimale 164 oder die maximale 166 Klappenstellung
erreicht hat, ob die Ölzufuhr minimal 168 oder maximal 170 ist, ob die Startlast 172
(der Brenner muß bei höherer Leistung gestartet werden als die jeweiligen Rückmelder
164 bis 170 zulassen) erreicht und ob der Luftabschluß 174 (bei ausgeschaltetem Brenner
wird der Kessel gegen die Außenluft zum Schutz gegen Auskühlen geschlossen) geschlossen
ist. Der Rückmelder kann dabei aus mechanisch auslösbaren Endschalter aufgebaut sein,
die jeweils eine Endstellung der von ihnen überwachten mechanischen Einheit erfassen.
Die digitalen Ausgänge umfassen weiterhin Anschlußmöglichkeiten für ein Gewässerschutzventil
176, für einen Shutter 178 (hiermit wird die Funktion des Flammenwächters überwacht),
für jeweils einen Spannungsausgang 180, 182 zum Positionieren des Stellantriebs 48
entsprechend den Erfordernissen und für einen Serviceausgang 184 (am Brennermodul
angebrachter Schalter, um die Steuerung des Stellantriebs 48 auf Handbetrieb umschalten
zu können, s.a. Schalter 120 am Basismodul 2).
[0075] Die analogen Eingänge 162 umfassen Anschlußmöglichkeiten für Meßeinrichtungen 186
(Potentiometer o.ä.) zur Stellungsangabe des Stellantriebes 48.
[0076] Fig. 5 zeigt schematisch verschiedene Ein- und Ausgänge des Gasmoduls 6. Hierzu sind
die Ein- und Ausgänge wiederum in digitale Eingänge 188 und digitale Ausgänge 192
unterteilt (s.o). Außerdem enthält das Gasmodul 6 noch Anschlußmöglichkeiten zur Stromversorgung
14 und für den Bus 8.
[0077] Die digitalen Eingänge 188 umfassen Anschlußmöglichkeiten für den Gasdruckwächter
minimal 22, den Gasdruckwächter maximal 30 und die Gas-Dichteprüfeinrichtung 26. Der
Gasdruckwächter minimal 22 und maximal 30 liefert dabei auf der Temperatur und dem
Druck des Gases, die Gas-Dichteprüfeinrichtung 26 nur auf dem Druck basierende Signale
an die digitalen Eingänge 188.
[0078] Die digitalen Ausgänge 190 umfassen Anschlußmöglichkeiten für das Zündgasventil 32,
das gasseitige Gasventil 24, das brennerseitige Gasventil 28, ein Füllventil 192 und
ein Entlastungsventil 194.
[0079] Fig. 6 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Bussystem mit der zusätzlichen Sicherheitsabschaltleitung
für eine Feuerungsanlage mit drei Systemgruppen. Diese drei Systemgruppen sind das
Basismodul 2, das Gasstreckenmodul 6 und das Brennermodul 4. Diese Module 2, 4 und
6 sind über den Bus 8 miteinander elektrisch verbunden.
[0080] Der Bus 8 weist 6 Übertragungsleitungen auf:
- einen Schirm 196 zum Ausgleich der unterschiedlichen Grund-Potentiale der einzelnen
Module,
- eine Sicherheitsabschaltleitung 198,
- eine Resetleitung 200 zum Zurücksetzen der Kontroller bzw. Rechnereinheiten der einzelnen
Module 2, 4 und 6,
- einen Masseleiter 202, und
- jeweils eine Datenübertragungsleitung zum Senden 204 und zum Empfangen 206 von Daten.
[0081] Das Basismodul 2 enthält zwei unabhängige Zentralrechnereinheiten 208 und 210, zwei
CAN-Schnittstellen 224 und 225, die jeweils mit den beiden Zentralrechnereinheiten
208 und 210 verbunden sind, eine weitere Rechnereinheit 212 und eine weitere CAN-Schnittstelle
213, die mit der Rechnereinheit 212 verbunden ist. Die CAN-Schnittstellen 224, 225
und 213 innerhalb des Basismoduls 2 sind über den Bus 8 miteinander verbunden. An
die Rechnereinheit 211 ist eine Treiber- und Einlesestufe 213 angeschlossen, die beispielsweise
aus einer D/A- und einer A/D-Wandlerstufe besteht. Über die Treiber- und Einlesestufe
213 können externe Komponenten an das Basismodul 2 angeschlossen werden. An den Wandlerstufen
der Treiber- und Einlesestufe 213 sind jeweils noch Kopplungsglieder 214 angeschlossen,
welche die nach außen geführten Ein- und Ausgänge des Basismoduls 2 galvanisch voneinander
entkoppeln.
[0082] Das Basismodul 2 enthält ferner einen Schaltungsaufbau für die Sicherheitsabschaltleitung
198. Hierzu weist der Schaltungsaufbau eine erste Transformatorstufe 216 auf (z.B.
mit einem Netzgleichrichter und einem Umsetzer), die eine externe Versorgungsspannung
(z.B. auch von einem Notstromaggregat oder von einer von der Hauptstromversorgung
des Basismoduls 2 getrennten Netzversorgung) von 230 V auf 24 V zum Bereitstellen
der Spannung für die Sicherheitsabschaltleitung 198 heruntertransformiert. Hierzu
ist ein Ausgang der ersten Transformatorstufen 216 mit dem Eingang einer aus zwei
in Reihe geschalteten Schaltgliedern 220 aufgebauten Schaltstufe verbunden. Der Ausgang
dieser Schaltstufe ist mit der Sicherheitsabschaltleitung verbunden, so daß im geschlossenen
Zustand beider Schaltglieder 220 eine 24-V-Spannung an der Sicherheitsabschaltleitung
198 liegen.
[0083] Die beiden Schaltglieder 220 werden jeweils von den beiden Zentralrechnereinheiten
208 und 210 angesteuert. Stellt einer der beiden oder stellen beide Zentralrechnereinheiten
208 und 210 beispielsweise durch einen gegenseitigen Vergleich oder einzeln durch
eine Plausibilitätsprüfung ihrer empfangenen Daten einen schwerwiegenden Fehler fest,
so können sie einzeln oder gemeinsam jeweils ein Steuersignal an die Schaltglieder
220 senden, damit diese ihren Kontakt öffnen. Damit wird der Ausgang der Transformatorstufe
216 von dem Eingang der Sicherheitsabschaltleitung 198 getrennt und die 24-V-Spannung
somit unterbrochen. Mit der unterbrochenen 24 V-Spannung werden beispielsweise alle
Aktoren, z.B. Relais und Treiberstufen in den einzelnen Modulen 4 und 6 zurückgesetzt.
Die Feuerungsanlage wird damit in einen Sicherheitszustand gebracht, bei dem z.B.
alle Brennstoffventile 28, 32, 38 und 42 geschlossen und alle Zündeinrichtungen 68
und 70, etc. stromlos geschalten sind.
[0084] Das Basismodul 2 enthält ferner eine zweite Transformatorstufe 218, deren Eingang
mit dem Ausgang der ersten Transformatorstufe 216 verbunden ist. Die zweite Transformatostufe
218 transformiert die 24-V-Spannung auf 5 V herunter und dient als Spannungsversorgung
für die beiden Zentralrechnereinheiten 208 und 210 und die Rechnereinheit 213.
[0085] Mit der Übertragung der 24 V Spannung über die Sicherheitsabschaltleitung 198 kann
zusätzlich auch geprüft werden, ob das Buskabel, insbesondere die Übertragungsleitung
198, physikalisch defekt ist. Sollte nämlich eine Unterbrechung vorliegen, so liegt
an den Eingängen der Sicherheitsabschaltleitung 198 in den einzelnen Modulen 4 und
6 keine 24V Spannung mehr an. Die Kontakte der Relais sind damit alle abgefallen.
Dieser Zustand der Relais wird über spezielle Einlesestufen (s.u.) eingelesen und
an die Rechnereinheiten 211 und 228 der einzelnen Module 2, 4 und 6 weitergeleitet,
von dort auf das Bussystem gegeben und an die beiden Zentralrechnereinheiten 208 und
210 gesendet. Die Zentralrechnereinheiten 208 und 210 können daraufhin veranlassen,
die gesamte Feuerungsanlage zusätzlich über die normalen Datenübertragungsleitungen
204 und 206 auszuschalten bzw. in einen Sicherheitszustand zu bringen, d.h. alle weiteren
nicht-sicherheitsrelevanten Komponenten entsprechend anzusteuern, die nicht durch
das Unterbrechen der Sicherheitsabschaltleitung 198 unmittelbar betroffen sind, oder
auch weitere Maßnahmen zu ergreifen.
[0086] Fig. 7 illustriert schematisch den erfindungsgemäßen zweikanaligen Aufbau des Systems,
die erfindungsgemäße doppelte Ausführung der Bussystemausgänge und das erfindungsgemäße
Funktionstestverfahren für diese Ausgänge. Hierzu ist in Fig. 7 das die zwei Zentralrechnereinheiten
208 und 210 mit den beiden CAN-Schnittstellen 224 und 225 enthaltende Basismodul 2
gezeigt. Das Basismodul 2 ist über den Bus 8 mit dem Brennermodul 4 verbunden. An
das Brennermodul 4 sind das nicht-sicherheitsrelevante Gebläse 56 und zwei sicherheitsrelevante
Brennstoffventile, z.B. das Ölventil 38 im Vorlauf und das Ölventil 42 im Rücklauf,
angeschlossen.
[0087] Das Brennermodul 4 enthält hierzu eine CAN-Schnittstelle 226, die mit dem Bus 8 verbunden
ist, eine Rechnereinheit 228, die mit der CAN-Schnittstelle 226 verbunden ist, und
jeweils zwei unabhängige Treiberstufen 230 und 232 sowie zwei unabhängige Einlesestufen
234 und 236, die jeweils mit der Rechnereinheit 228 verbunden sind.
[0088] Die Zentralrechnereinheit 208 des Basismoduls 2 schickt beispielsweise die Nachricht
über den Bus 8, das Ventil 38 zu öffnen. Diese Nachricht wird von der CAN-Schnittstelle
226 des Brennermoduls 4 empfangen, an die Rechnereinheit 228 weitergegeben, die diese
Nachricht umsetzt und ein umgesetztes Signal an die erste Treiberstufe 230 weiterleitet.
Diese Treiberstufe 230 ist der Zentralrechnereinheit 208 des Basismoduls 2 zugeordnet.
Sie veranlaßt ein schematisch eingezeichnetes Relais 238, einen ersten Kontakt zwischen
einer Versorgungsquelle 242 und dem Ölventil 38 im Vorlauf zu schließen.
[0089] Zeitlich nach der ersten, von der Zentralrechnereinheit 208 abgeschickten Nachricht
sendet auch die Zentralrechnereinheit 210 eine zweite Nachricht von nahezu demselben
Inhalt - somit leicht zeitversetzt - über den Bus 8. Mit Hilfe dieser festgelegten
Zeitversetzung kann z.B. auch überprüft werden, ob Zeitfehler bei der Datenübertragung
über das Bussystem auftreten. Die zweite Nachricht unterscheidet sich beispielsweise
von der ersten Nachricht in der Adresse des Senders (Master) - in diesem Fall ist
die Zentralrechnereinheit 210 der Sender - und des Empfängers (Slave) - in diesem
Fall ist die Treiberstufe 232 der Empfänger (s.u.). Auch diese Nachricht wird bis
an die Rechnereinheit 228 des Brennermoduls 4 weitergeleitet. Diese sendet aufgrund
der geänderten Empfänger-Adresse ein Signal an die der Rechnereinheit 210 des Basismoduls
2 zugeordneten Treiberstufe 232. Die Treiberstufe 232 veranlaßt damit ein schematisch
eingezeichnetes Relais 240 zum Schließen eines zweiten Kontaktes zwischen der Versorgungsquelle
242 und dem Ölventil 38. Erst jetzt ist der Stromkreis für die Leistungsversorgung
des Ventils 38 vollständig geschlossen und das Ölventil öffnet die Brennstoffzufuhr.
[0090] Gleichzeitig liest unabhängig voneinander jeweils eine Einlesestufe 234 und 236 die
Stellung der Relais 238 und 240 bzw. den Zustand der Treiberstufen 230 und 232 und
überträgt diese Information an die Rechnereinheit 228, die wiederum eine Nachricht
über den Bus 8 jeweils an die Zentralrechnereinheiten 208 und 210 sendet. Die Zentralrechnereinheiten
208 und 210 überprüfen daraufhin, ob die aus den empfangenen Nachrichten abgeleiteten
Zustände der Treiberstufen 230 und 232 den entsprechenden gewünschten Zuständen entsprechen.
Ist dies nicht der Fall, kann entweder die gesamte Feuerungsanlage über die Sicherheitsabschaltleitung
198 sicherheitabgeschaltet oder lediglich einzelne Komponenten des Brennermoduls 4
über die Datenübertragungsleitungen 204 und 206 abgeschaltet werden.
[0091] Dasselbe Verfahren wird für das Einschalten des Ölventils 42 im Rücklauf durchgeführt.
Für das Einschalten des nichtsicherheitrelevanten Gebläses 56 muß lediglich die Rechnereinheit
208 des Basismoduls 2 eine Nachricht an das Brennermodul 4 schicken, welche die Treiberstufe
230 veranlaßt, ein Relais 243 zu schließen. Das Relais 243 schließt somit den Stromkreis
zwischen der Versorgungsquelle 242 und dem Gebläse 56. Die Stellung dieses Relais
243 wird nicht überwacht.
[0092] In Fig. 7 ist ferner die Sicherheitsabschaltleitung 198 gestrichelt eingezeichnet.
Der Eingang der Sicherheitsabschaltleitung 198 am Brennermodul 4 ist mit den beiden
Treiberstufen 230 und 232 verbunden, an denen im Normalbetrieb der Feuerungsanlage
somit die 24-V-Spannung anliegt.
[0093] Wenn eine Treiberstufe 230 oder 232 das Signal erhält, das Relais zu schließen, liegt
damit auch diese 24 V Spannung von der entprechenden Treiberstufe 230 oder 232 an
dem Kontakt des jeweiligen Relais 238 oder 240. Wird im Störfall die 24 V Spannung
über die Sicherheitsabschaltleitung 198 unterbrochen, fallen damit auch die Kontakte
aller Relais 238, 240 und 243 ab, und die über sie angesteuerten Komponenten werden
stromlos. So öffnen beispielsweise die beiden Relais 238 und 240 ihren Kontakt, unterbrechen
damit die Spannungsversorgung für das Ölventil 38 und stoppen somit die Brennstoffzufuhr.
[0094] Fig. 8 zeigt schematisch den Aufbau des Bussystems zum Durchführen eines erfindungsgemäßen
Testverfahrens für die Bussystemeingänge. Vom Aufbau des Brennermoduls 4 sind in Fig.
8 lediglich die Treiberstufe 230 und die Einlesestufe 234 gezeigt. An die Einlesestufe
234 sind der sicherheitsrelevante Flammenwächter 66 und zwei nicht-sicherrelevante
Taster 244 und 246 angeschlossen.
[0095] Der Flammenwächter 66 gibt sein Signal an die Einlesestufe 234, die dieses Signal
entsprechend aufbereitet an die Rechnereinheit 228 weiterleitet. Das aufbereitete
Signal wird in der Rechnereinheit 228 in eine Nachricht umgewandelt und über den Bus
8 an das Basismodul 2 übertragen. Zu bestimmten (regelmäßigen oder zufälligen) Zeitpunkten
können die Zentralrechnereinheiten 208 oder 210 des Basismoduls 2 oder die Rechnereinheit
228 des Brennermoduls 4 ein Testverfahren zum Testen der Nachrichtenübertragung für
das Flammenwächtersignal veranlassen. Hierzu geben die jeweiligen Rechnereinheiten
208, 210 oder 228 eine Nachricht auf den Bus 8, daß ein Testverfahren durchgeführt
werden soll. Für das Testverfahren erhält die Treiberstufe 230 einen Befehl, eine
bestimmte Spannung oder Spannungsfolge (verschiedene nacheinanderfolgende Spannungswerte,
o.ä) für eine bestimmte Zeitdauer (z.B. kleiner als die Zeitdauer für eine Nachrichtenübertragung
über das Bussystem) an den Flammenwächter-Eingang der Einleseeinheit 234 zu geben.
Die Rechnereinheit 228 bzw. die Zentralrechnereinheiten 208 und 210 des Basismoduls
2 vergleichen anschließend die aus dem Signal der Einlesestufe 234 abgeleitete und
im zweiten Fall über den Bus 8 geschickte Nachricht für das Flammenwächtersignal mit
den Soll-Daten aus dem Testverfahren. Liegt eine Abweichung vor, so kann wiederum
entweder die gesamte Feuerungsanlage sicherheitsabgeschaltet oder gezielt einzelne
Komponenten des Brennermoduls 4 angesteuert werden.
[0096] Bei der Datenübertragung werden verschiedene Nachrichtenarten, wie Nachrichten zum
Ansteuern bzw. Auslesen von sicherheitrelevanten oder nicht-sicherheitsrelevanten
Komponenten, für analoge oder digitale Signale, zum Starten oder von durchzuführenden
Testverfahren, etc. eingesetzt. Jede Nachrichtenart erhält eine bestimmte Priorität,
mit der ihre Übertragung über den Bus 8 stattfinden soll. So können höherpriorisierte
Nachrichten niedrigerpriorisierte Nachrichten bei der Übertragung stoppen.
[0097] Die Nachrichten setzen sich aus einem Kopf, einer Kommunikationsbeziehung, dem zu
übertragenden Datensatz und einem Datensicherungssatz (z.B. ein 16-Bit-CRC, "cycling
redundancy check") zusammen. Der Kopf gibt die Nachrichtenart, also damit auch die
Priorität der Nachricht, die Richtung der Nachricht (Master → Slave oder Slave → Master),
die Nachrichtenlänge (Nachrichten für Digital-Signale sind in der Regel kürzer als
Nachrichten für Analog-Signale), die Adresse des Masters (Zentralrechnereinheit 216
oder Zentralrechnereinheit 218), die Adresse des Slaves (Treiberstufe 230 oder 232
des Brennermoduls 4 oder des Gasmoduls 6) an.
[0098] Mit der Angabe der Nachrichtenrichtung ist es beispielsweise möglich, Nachrichten,
die von der Zentralrechnereinheit 208 des Basismoduls 2 an bestimmte Module 4 oder
6 gesandt werden, bei der Zentralrechnereinheit 210 des Basismoduls 2 auszublenden.
Zusammen mit den übrigen Angaben in der Nachricht, kann jede Rechnereinheit 208, 210
oder 228 die eintreffenden Nachrichten so filtern, daß sie lediglich die für sie bestimmten
Nachrichten bearbeitet.
[0099] Mit der Angabe der Nachrichtenlänge kann die Nachrichtenlänge variabel gehalten werden
und damit Zeit bei der Übertragung eingespart werden.
[0100] Die Kommunikationsbeziehung gibt alle die Daten an, die beispielsweise von einem
Prüfinstitut (z.B. einem Technischen Überwachungsdienst) in den einzelnen Ländern
bei der Datenübertragung gefordert werden. Dies können beispielsweise all diejenigen
Daten sein, die auch im Kopf der Nachricht enthalten sind, lediglich in unterschiedlicher
Kodierung.
[0101] So liefert die interne Software-Schnittstelle der Rechnereinheit 228 des Brennermoduls
4 die gesamte Nachricht - Kopf, Kommunikationsbeziehung, Datensatz und Datensicherungskode
- an die CAN-Schnittstelle 226. Die CAN-Schnittstelle 226 schneidet jedoch den Kopf
der Nachricht ab, da sie den Kopf nur für ihre interne Steuerung benötigt und überträgt
lediglich die Kommunikationsbeziehung, den Datensatz und den Datensicherungskode.
Damit wird die Nachricht insgesamt kürzer, womit nocheinmal Zeit bei der Übertragung
gespart wird. Die diese Nachricht empfangende CAN-Schnittstelle 224 oder 225 bildet
anschließend den Kopf der Nachricht beispielsweise aus der Kommunikationsbeziehung
und dem Datensatz der empfangenen Nachricht zurück. Die so erhaltene vollständige
Nachricht übergibt sie anschließend der Software-Schnittstelle der mit ihr verbundenen
Zentralrechnereinheit 208 oder 210.
[0102] Mit dem Abschneiden des lediglich für die CAN-Schnittstellen erforderlichen Kopfes
enthält das erste Byte der Nachricht somit vorteilhaft die vom Prüfinstitut geforderte
Kommunikationsbeziehung, die damit nicht extra abgeleitet werden muß. Diese Kommunikationsbeziehung
gibt beispielsweise die Richtung der Nachricht, die Adresse des Masters und die Adresse
des Slaves an.
[0103] Der Einschaltvorgang des gesamten Bussystems kann beispielsweise so ausgelegt sein,
daß sich sofort alle Knoten des Bussystems initialisieren und sofort danach anfangen,
Prozeß- bzw. Testdaten zu senden. Die Rechnereinheiten 208, 210 und 228 der einzelnen
Module 2, 4 und 6 können nach dem Initialisierungsvorgang anhand der eintreffenden
Daten von den Knoten feststellen, ob sich diese bereits im Sendemodus befinden oder
nicht. Ist dies noch nicht der Fall, so warten die Rechnereinheiten 208, 210 und 228
ab, bis die ersten Nachrichten eintreffen und beginnen dann mit dem Senden der Prozeßdaten.
1. Feuerungsanlage mit elektrisch zu verbindenden Komponenten (22-32;34-48;56;64-70),
welche beliebig im Rahmen von Systemgruppen (2-6;92-98) zusammenfaßbar sind, wobei
die Komponenten (22-32,34-48,56,64-70) innerhalb einer Systemgruppe (2-6;92-98) im
wesentlichen konventionell und die Systemgruppen (2-6;92-98) untereinander über wenigstens
ein, sicherheitstechnischen Aspekten genügendes Bussystem (8,10,12,78;198;208-213;220;224-236)
elektrisch miteinander verbindbar sind.
2. Feuerungsanlage nach Anspruch 1 mit im wesentlichen drei Systemgruppen (2-6), wobei
die Systemgruppen (2-6) jeweils die Komponenten zur Steuerung, Regelung und/oder Überwachung
des Brenners (4), der Gasstraße (6), sowie alle übrigen Komponenten (2) enthalten.
3. Feuerungsanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Bussystem (8,10,12,78;198;208-213;220;224-236)
mit wenigstens einer Zentralsteuerungs- bzw. regelungsvorrichtung (208;210), insbesondere
zwei Zentralrechnereinheiten (208,210), verbunden ist zum Überwachen der Datenübertragung
über das Bussystem (8,10,12,78;198;208-213;220;224-236) und/oder zum automatischen
Überprüfen der Funktionsfähigkeit einzelner oder aller Komponenten (22-32;34-48;56;64-70)
der Feuerungsanlage.
4. Feuerungsanlage nach Anspruch 3, wobei die Zentralsteuerungs- bzw. regelungsvorrichtungen
(208;210) einer Systemgruppe (2) zugeordnet ist und wenigstens zwei unabhängig arbeitende
Zentralrechnereinheiten (208,210) aufweist, wobei jede Zentralrechnereinheit (208,210)
für sich allein die Feuerungsanlage, das Bussystem (8,10,12,78;198;208-213;220;224-236)
und die einzelnen Systemgruppen (2-6;92-98) steuern, regeln und/oder überwachen kann.
5. Feuerungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bussystem (8,10,12,78;198;208-213;220;224-236)
einen CAN-Bus (8,212,224,225,226) aufweist.
6. Feuerungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für die Systemgruppen
(2-6;92-98) getrennt oder zusammen ein transportables Prüfgerät zur Funktionsprüfung
einzelner Komponenten (22-32;34-48;56;64-70) und/oder des Bussystems (8,10,12,78;198;208-213;220;
224-236) vorgesehen ist, welches über das Bussystem (8,10,12,78;198;208-213;220;224-236)
zur Kommunikation mit der (den) jeweilige(n) Systemgruppe(n) (2-6;92-98) anschließbar
ist.
7. Verfahren zum Regeln, Steuern und/oder Überwachen einer Feuerungsanlage, wobei hierzu
die elektrischen Signale von und zu Komponenten (22-32;34-48;56;64-70) der Feuerungsanlage
innerhalb von beliebig aus den einzelnen Komponenten (22-32;34-48;56;64-70) zusammenstellbaren
Systemgruppen (2-6;92-98) im wesentlichen konventionell und zwischen den Systemgruppen
(2-6;92-98) über wenigstens ein, sicherheitstechnlschen Aspekten genügendes Bussystem
(8,10,12,78;198;208-213;220;224-236) ausgetauscht werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bussystem (8,10, 12,78;198;208-213;220;224-236)
hinsichtlich seiner Datenübertragung und/oder sicherheitsrelevante Komponenten (22-32;34-48;56;64-70)
der Feuerungsanlage hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit von wenigstens einer Zentralsteuerungs-
bzw. regelungsvorrichtung, insbesondere von zwei Zentralrechnereinheiten (208; 210)
überwacht wird/werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Funktionen einzelner Komponenten (22-32;34-48;56;64-70)
und/oder des Bussystems (8,10,12,78;198;208-213;220;224-236) von einem transportablen
Prüfgerät, welches zur Funktionsprüfung über das Bussystem (8,10,12,78;198;208-213;220;224-236)
an die jeweilige(n) Systemgruppe(n) (2-6;92-98) angeschlossen wird, geprüft werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die zu übertragenden Signale für
die Steuerung bzw. Regelung und/oder Überwachung von Komponenten (22-32;34-48;56;64-70),
die den sicherheitsrelevanten Aspekten genügen müssen, wenigstens zweikanalig übertragen
werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei bei einem festgestellten Störfall eine über eine
zusätzlich zum Bus (8) des Bussystems (8,10,12,78;198;208-213;220;224-236) vorgesehene
Sicherheitsabschaltleitung (198) - als zweiter Kanal - übertragene Versorgungsspannung
unterbrochen und dabei die Feuerungsanlage in einen Sicherheitszustand gebracht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die von sicherheitsrelevanten Komponenten
(22-32;34-48;56; 64-70) stammenden Signale hinsichtlich Übertragungsfehler im Bussystem
(8,10,12,78;208-213;224-236) getestet werden, die zwischen einem Anschluß (234;236)
der Komponente (22-32;34-48;56;64-70) an ihrer jeweiligen Systemgruppe (2-6;92-98)
und der Zentralsteuerungs- bzw. regelungsvorrichtungen (208;210) auftreten können,
indem vorbestimmte Signale an den Anschluß (234; 236) der jeweiligen Komponente (22-32;34-48;56;64-70)
gelegt und die anschließend übertragenen Signale mit den vorbestimmten Signalen verglichen
werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die zu regelnden bzw. zu steuernden
sicherheitsrelevanten Komponenten (22-32;34-48;56;64-70) über wenigstens zwei unabhängige
Ausgänge (230;232) des Bussystems (8, 10,12,78;208-213;224-236) angesteuert werden,
die ihre Signale von jeweils einer zugeordneten Zentralsteuerungs- bzw. regelungvorrichtung
(208;210) erhalten.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei die an den Ausgängen (230;232)
des Bussystems (8,10,12,78; 208-213;224-236) anliegenden Signale zur Steuerung bzw.
Regelung von sicherheitsrelevanten Komponenten (22-32;34-48;56;64-70) über getrennte
Eingänge (234;236) des Bussystems (8,10,12,78;208-213;224-236) eingelesen, über das
Bussystem (8,10,12,78;208-213; 224-236) zurückübertragen und mit den Soll-Signalen
verglichen werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei die über das Bussystem (8,10,12,78;208-213;224-236)
zu übertragenden Nachrichten nach Nachrichtenarten geordnet werden und jeder Nachrichtenart
eine Prioritätswert für die Übertragung über das Bussystem (8,10,12, 78;208-213;224-236)
zugeordnet wird.