CN103630268B - 用于模块化的自动化设备的组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于模块化的自动化设备的组件，具有布置在组件的壳体罩（3）内的、检测在壳体罩（3）内的流入空气的温度（T_erf）的传感器，其中，流入空气流动穿过壳体罩（3）的进气孔在元器件上方并且最终流动穿过壳体罩（3）的出气孔（4），并且具有用于评估由传感器检测到的温度（T_erf）的监控单元。借助于合适的措施能实现流入空气的温度的准确测定。

Description

用于模块化的自动化设备的组件

技术领域

本发明涉及一种用于模块化的自动化设备的组件，具有布置在组件的壳体罩内的、用于检测在壳体罩内的流入空气的温度的传感器，其中，流入空气流动穿过壳体罩的进气孔在元器件上方并且最终流动穿过壳体罩的出气孔，并且具有用于评估由传感器检测到的温度的监控单元。此外本发明涉及一种具有多个这样的组件的模块化的自动化设备。

背景技术

在2011版Siemens产品目录70页，第五章中已知这样的组件。这个可装配在载体上的组件是模块化的自动化设备的组成部分并且分别具有在壳体罩之中设有电气和电子元件的SMD电路板。这些元件的冷却基本上以这种方式和方法通过对流来实现，即空气流动穿过壳体罩底侧的孔，在这些元件的上方并且最终流动穿过壳体罩顶侧的孔，其中经过壳体罩流动的空气带走元件的热量。在许多情况下，这样的组件在一个预先设定的温度内设置用于恶劣的流程环境，并且因此要求在自动化设备运转时获知相应的组件中的流入空气温度，以确保组件可以在为其规定的环境温度下工作。

为了检测流入空气温度，SMD电路板具有SMD传感器，其中，在温度达到或超过阈值的情况下，温度监控单元向使用者显示故障。由于SMD结构类型尽管元器件在电路板上空间需求变小，然而不利的是，组件的损耗热量在流入空气温度的准确检测方面干扰地影响SMD传感器。例如在电路板上以变压器或场效应晶体管形式布置的热源使SMD传感器的测量结果失真，也就是说通过传感器检测到的流入空气温度与实际的流入空气温度有偏差，其中，进一步通过邻近的组件导致的干扰的温度影响扩大了该偏差。

发明内容

本发明的根本目的在于，提出一种开头提到的形式的组件以及一种具有这种组件的模块化的自动化设备，该组件或该自动化设备能实现流入空气温度的准确的评估。

该目的通过一种用于模块化的自动化设备的组件、通过一种具有该组件的自动化设备得以实现。

该组件具有布置在组件的壳体罩内的、用于检测在壳体罩内的流入空气的温度的传感器，其中，流入空气流动穿过壳体罩的进气孔在元器件的上方并且最终流动穿过壳体罩的出气孔，并且具有用于评估由传感器检测的温度的监控单元。

优点是，通过测定流入空气温度的偏差并且考虑这些偏差以用于矫正借助传感器检测到的流入空气温度，可以更准确地测定流入空气温度。基于布置在电路板上的热源和/或通过相邻的组件导致的干扰的温度影响在流入空气温度方面测量结果的失真(Verfaelschungen)也被进一步避免，这意味着，这些干扰在实际的流入空气温度的测定的框架内进一步地消除或者说补偿。此外，不需要附加的生产成本和安装成本，例如可以放弃另一个布置在组件或壳体罩之外的、用于测定参考温度的传感器。这仅仅实现一次的组件固件的匹配。

在监控单元内对于一个性能参数储存了至少一个参考曲线，对于这一性能参数，该参考曲线代表取决于组件加热时间或冷却时间的检测到的温度的或者参考温度的偏差。鉴于要测定的流入空气温度，为了实现良好的结果，并不强制需要的是，对于可检测的大量的温度、例如从10℃至70℃的温度在监控单元内储存大量的参考曲线。在本发明的一个实际的实施例中对于三个性能参数分别选择一个对于参考温度为60℃的参考曲线，因为其显示出，取决于组件接通后加热时间或运转时间地，温度偏差和对于5℃至50℃的温度的偏差并没有本质的区别。

当然可以对于每一性能参数和每一可检测的温度在所谓的10℃至70℃的温度范围内在监控单元内储存参考曲线，以便在评估的范围中实现特别良好的结果。在一个性能参数下例如可以理解为组件的运转的全负荷，半负荷或四分之一负荷。

监控单元设计用于，在组件的加热时间期间从检测到的流入空气温度或参考温度和温度偏差中根据关系式

T_z＝T_erf-T_a (1)

计算流入空气温度(T_z)，

其中对于t>t₀适用于 $T_a=T_s+T_e\×(1-e^{-\frac{t_h-t_0}{T}})---\left(2\right)$

并且其中：

t_h：加热时间，

t₀：延迟或停滞时间

T：时间常数，

T_z：计算出的流入空气温度，

T_erf：检测到的流入空气温度或参考温度，

T_a：温度偏差，

T_s：在加热开始时的温度偏差和

T_e：在加热结束时的温度偏差。

由此能实现在组件加热时间期间的流入空气温度的简单的计算。在此加热时间期间组件例如处于半负荷或全负荷运转。这意味着，在组件设计作为源模块或者说供电组件的情况下，此模块或此组件把其额定功率的50％或100％提供或分给其它的组件或者说汇点模块(Senkenmodul)；在组件设计作为汇点模块或者说用电组件的情况下，此模块或者说此组件从源模块或者说供电组件处取得其功率需求的50％或100％。

监控单元此外设计用于，在冷却时间期间从检测到的流入空气温度或参考温度和温度偏差中根据关系式

T_z＝T_erf-T_a (3)

计算流入空气温度，

其中对于t>t₀适用于 $T_a=T_{ss}+T_{ee}\×e^{-\frac{t_k-t_0}{T}}---\left(4\right)$

并且其中：

t_k：冷却时间，

t₀：延迟或停滞时间

T：时间常数，

T_z：计算出的流入空气温度，

T_erf：检测到的流入空气温度或参考温度，

T_a：温度偏差，

T_ss：在冷却开始时的温度偏差和

T_ee：在冷却结束时的温度偏差。

由此能实现在组件冷却时间期间的流入空气温度的简单的计算。在此冷却时间期间设计作为源模块或者说供电组件的组件不向其它的组件提供能源，或者说设计作为汇点模块或作为用电的组件不从这个源模块或这个供电组件抽取电流。

附图说明

以下借助于示出本发明实施例的附图更进一步地阐述本发明、其设计方案以及其优点。

附图示出：

图1和图2是参考曲线，和

图3是一个模块化的自动化设备的组件。

具体实施方式

首先参阅图3，在其中示出了一个公知的布置在载体1上的、模块化的、具有多个组件的自动化设备的组件2。冷却基本上通过这种方式和方法的对流来实现，即流入空气经过壳体罩3底侧的孔(进气孔)在组件的电气和电子元件上方流动并且最终流动穿过壳体罩2的顶侧的孔4(出气孔)，其中，经过壳体罩3流动的空气带走布置在或装配在SMD电路板上的元件的热量。此SMD电路板一般位于或布置在壳体罩3内平行于壳体罩3的侧壁5并且具有用于检测流入空气温度的SMD传感器。

为尽一步地避免，即布置在电路板上的热源和/或受此处未示出的相邻的组件干扰的温度影响使关于流入空气温度的测量结果失真，提出的是，借助于储存在组件的监控单元内的参考曲线从检测到的流入空气温度和取决于时间的温度偏差来测定流入空气温度。对于性能参数，此参考曲线代表取决于组件加热时间或冷却时间的检测到的流入空气温度的或者对应于检测到的流入空气温度的参考温度的偏差。借助于这样的措施在评估检测到的流入空气温度时考虑到干扰的影响并且进一步地消除。

为了详尽地阐述为此以下参阅图1和图2，在其中示出了参考曲线。

图1示出了参考曲线6至8，其示出取决于在全负荷、半负荷以及四分之一负荷的运转的组件的加热时间t_h的温度偏差T_a，其中参考温度选作为60℃。

在如下情况下，即例如组件的传感器检测到流入空气温度T_erf为50℃并且组件全负荷运转了大约20分钟，监控单元借助于参考曲线6测定温度偏差T_a为7℃并且从检测到的50℃的流入空气温度T_erf和7℃的温度偏差T_a中计算出流入空气温度T_z为43℃。

通常对于当负荷运转或者说预热阶段期间的温度偏差T_a对于t>t0适用于：

$T_a=T_s+T_e\×(1-e^{-\frac{t_h-t_0}{T}})$

其中：

t_h：加热时间，

t₀：延迟或停滞时间

T：时间常数(约15分钟)，

T_z：计算出的流入空气温度，

T_erf：检测到的流入空气温度或参考温度，

T_a：温度偏差，

T_s：在预热开始时的实践中测定的温度偏差和

T_e：在预热结束时的实践中测定的温度偏差。

通常流入空气温度T_z适用于：

T_z＝T_erf-T_a

以下参阅图2，其示出了阐释取决于在全负荷运转后的组件的冷却时间t_k的温度偏差T_a的参考曲线9。在这种状态下组件、例如数字输出组件不再参与流程控制，然而监控单元仍然主动地接通。在这种情况下，即组件设计为供电组件时，其鉴于功率输出被动地接通。在这种情况下监控单元也还是主动的。

在这种情况下，即例如组件的传感器在组件运转时检测到流入空气温度T_erf为50℃并且组件已停止运转约28分钟，监控单元借助于参考曲线9测定温度偏差T_a为5℃并且从检测到的50℃的流入空气温度T_erf和5℃的温度偏差T_a中计算出流入空气温度T_z为45℃。

通常对于当非运转或者说冷却阶段期间的温度偏差T_a对于t>t₀适用于：

$T_a=T_{ss}+T_{ee}\×e^{-\frac{t_k-t_0}{T}}---\left(4\right)$

并且其中：

t_k：冷却时间，

t₀：延迟或停滞时间

T：时间常数(约15分钟)，

T_z：计算出的流入空气温度，

T_erf：检测到的流入空气温度或参考温度，

T_a：温度偏差，

T_ss：在冷却开始时的实践中测定的温度偏差，与在加热结束时实践中测定的温度偏差T_e相对应并且

T_ee：在冷却结束时的实践中测定的温度偏差。

通常流入空气温度T_z再次适用于：

T_z＝T_erf-T_a

因此本发明可概括如下：

一种用于模块化的自动化设备的组件，具有布置在组件的壳体罩(3)内的、用于检测在壳体罩(3)内的流入空气的温度(T_erf)的传感器，其中，空气流动穿过壳体罩(3)的进气孔在元器件的上方并且最终流动穿过壳体罩(3)的出气孔(4)，并且具有用于评估由传感器检测的温度(T_erf)的监控单元，其特征在于，在监控单元内至少储存了至少一个参考曲线，对于至少一个性能参数，该参考曲线代表取决于组件加热时间或冷却时间的检测到的温度(T_erf)的或者对应于检测的温度(T_erf)的参考温度的偏差，其中监控单元设计用于，借助于参考曲线从检测到的流入空气温度(T_erf)或参考温度以及取决于时间的温度偏差(T_a)测定流入空气温度(T_Z)。

通过这样的措施能实现准确地测定流入空气温度(T_Z)。

Claims (4)

1.一种用于模块化的自动化设备的组件，具有布置在所述组件的壳体罩(3)内的、用于检测在所述壳体罩(3)内的流入空气温度(T_erf)的传感器，其中，所述流入空气穿过所述壳体罩(3)的进气孔在元器件的上方流动并且最终流动穿过所述壳体罩(3)的出气孔(4)，并且具有用于评估由所述传感器检测的所述流入空气温度(T_erf)的监控单元，其特征在于，在所述监控单元内储存了至少一个参考曲线，对于说明了所述组件在一种负载状态下的运行的至少一个性能参数，所述参考曲线代表了在检测到的所述流入空气温度(T_erf)和实际流入空气温度(T_Z)之间的偏差，或者代表了在检测到的所述流入空气温度(T_erf)和实际流入空气温度(T_Z)之间的在参考温度下的偏差，这两个所述偏差取决于在接通所述组件后的加热时间或者取决于在通过所述性能参数说明的运行之后不再参与流程控制的组件的冷却时间，其中所述监控单元设计用于，借助于所述参考曲线从检测到的所述流入空气温度(T_erf)以及取决于时间的温度偏差(T_a)测定所述实际流入空气温度(T_Z)。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述监控单元设计用于，在所述组件的所述加热时间期间从检测到的所述流入空气温度(T_erf)和所述温度偏差(T_a)中根据关系式

T_z＝T_erf-T_a (1)

计算所述实际流入空气温度(T_z)，

其中对于t>t₀适用于

并且其中：

t_h：加热时间，

t₀：延迟或停滞时间

t：时间

T：时间常数，

T_z：计算出的实际流入空气温度，

T_erf：检测到的所述流入空气温度，

T_a：温度偏差，

T_s：在加热开始时的所述温度偏差，和

T_e：在加热结束时的所述温度偏差。

3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述监控单元此外设计用于，在所述冷却时间期间从检测到的所述流入空气温度(T_erf)和所述温度偏差(T_a)中根据关系式

T_z＝T_erf-T_a (3)

计算所述实际流入空气温度(T_z)，

其中对于t>t₀适用于

并且其中：

t_k：冷却时间，

t₀：延迟或停滞时间，

t：时间，

T：时间常数，

T_z：计算出的实际流入空气温度，

T_erf：检测到的所述流入空气温度，

T_a：温度偏差，

T_ss：在冷却开始时的所述温度偏差，和

T_ee：在冷却结束时的所述温度偏差。

4.一种模块化的自动化设备，具有多个布置在载体上的根据权利要求1至3中任一项所述的组件。