Elektrische Anlage

Die Erfindung betrifft eine elektrische Anlage mit einem elektrischen Betriebsmittel, einer an dem Betriebsmittel an geordneten Schnittstelle und einer mit der Schnittstelle ver bundenen Übertragungsleitung zur Übertragung von elektrischer Leistung und/oder wenigstens eines Datensignals zwischen ei ner Steuereinheit und der Schnittstelle.

Die Betrachtung der funktionalen Sicherheit und Integration entsprechender Produkte ist ein wesentlicher Bestandteil bei der Einrichtung und Verwendung von Maschinen und Anlagen. Der Einsatz von sicherheitsgerichteten Sensoren, beispielsweise Not-Halt Tastern oder anderen Systemen zum Schutz von Perso nen, Maschinen oder und Umwelt, und die damit verbundenen lo kalen Sicherheitskonzepte können zu erhöhten Verkabelungsauf wänden vor Ort führen. Dies führt zu erhöhtem Zeitbedarf bei der Installation und Inbetriebnahme der Anlagen, zu einer er höhten Fehleranfälligkeit des Gesamtsystems, insbesondere bei einer Verkabelung über große Strecken und, einem erhöhten Wartungsaufwand. Diese Aspekte sowie Materialkosten für die Verkabelung selbst führen außerdem zu erhöhten Kosten.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Konzept für eine elektrische Anla ge anzugeben, welches einen Verkabelungsaufwand eines Be triebsmittels der elektrischen Anlage reduziert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den unabhängigen Pa tentanspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentan sprüche .

Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, in unmittelbarer Umgebung zu einem elektrischen Betriebsmittel der elektri schen Anlage eine Schnittstelle vorzusehen, die einerseits mit einem Sicherheitssensor gekoppelt werden kann und ande rerseits mit einer Übertragungsleitung zwischen dem Betriebs mittel und einer Steuereinheit, wobei die Übertragungsleitung ein Sicherheitssignal zusätzlich zu elektrischer Leistung und/oder wenigstens einem Datensignal überträgt.

Gemäß einem ersten unabhängigen Aspekt des verbesserten Kon zepts wird eine elektrische Anlage mit einem elektrischen Be triebsmittel angegeben. Die elektrische Anlage weist eine an dem Betriebsmittel angeordnete Schnittstelle sowie eine mit der Schnittstelle verbundene Übertragungsleitung auf, wobei die Übertragungsleitung zur Übertragung von elektrischer Leistung, insbesondere zum Betrieb oder zur Leistungsversor gung des elektrischen Betriebsmittels, und/oder wenigstens eines Datensignals, beispielsweise zur Steuerung und/oder Re gelung des Betriebsmittels und/oder als Rückkopplungssignal von dem Betriebsmittel, zwischen einer Steuereinheit und der Schnittstelle dient. Die Schnittstelle ist zur Kopplung mit einem Sicherheitssensor eingerichtet oder mit dem Sicher heitssensor gekoppelt, insbesondere drahtgebunden oder draht los gekoppelt, um ein Sensorsignal zu erhalten, insbesondere von dem Sicherheitssensor. Die Schnittstelle ist dazu einge richtet, mittels der Übertragungsleitung und in Abhängigkeit von dem Sensorsignal ein Sicherheitssignal an die Steuerein heit zu übertragen.

Das Sicherheitssignal kann insbesondere das Sensorsignal be inhalten oder ein von dem Sensorsignal abhängiges oder abge leitetes Signal.

Dass die Schnittstelle dazu eingerichtet ist, das Sicher heitssignal an die Steuereinheit zu übertragen, kann derart verstanden werden, dass die Schnittstelle das Sensorsignal an die Steuereinheit mittels der Übertragungsleitung weiterlei tet .

Alternativ oder zusätzlich kann die Schnittstelle dazu einge richtet sein, abhängig von dem Sensorsignal und/oder von wei- teren Sensorsignalen, das Sicherheitssignal zu erzeugen und an die Steuereinheit zu übertragen.

Alternativ oder zusätzlich kann die Schnittstelle dazu einge richtet sein, das Sensorsignal an eine Verarbeitungseinheit zu übertragen, wobei die Verarbeitungseinheit dazu eingerich tet ist, das Sensorsignal zu verarbeiten um das Sicherheits signal zu erhalten und die Verarbeitungseinheit oder die Schnittstelle dazu eingerichtet ist, das Sicherheitssignal an die Steuereinheit zu übertragen.

Bei dem Sicherheitssensor handelt es sich insbesondere um ei ne Vorrichtung, welche das Vorliegen eines sicherheitsrele vanten Ereignisses oder eines sicherheitsrelevanten Zustands des elektrischen Betriebsmittels oder das elektrische Be triebsmittel betreffend oder einen Benutzer oder Passanten des elektrischen Betriebsmittels betreffend erkennen kann und basierend darauf das Sensorsignal erzeugen kann.

Das sicherheitsrelevante Ereignis kann beispielsweise das Vorhandensein eines Objekts in einem vorgegebenen Raumbereich und/oder das Überschreiten eines oder mehrerer Parameter, welche insbesondere das elektrische Betriebsmittel betreffen, beinhalten. Die Parameter können beispielsweise eine Tempera tur einer Komponente des elektrischen Betriebsmittels, bei spielsweise einer Isolationsflüssigkeit, eine Umgebungstempe ratur, eine Stromstärke, eine Spannung oder dergleichen bein halten. Das sicherheitsrelevante Ereignis kann auch das Be rühren oder Auslösen oder Aktivieren einer Komponente des elektrischen Betriebsmittels oder des Sicherheitssensors durch eine Person beinhalten.

Der Sicherheitssensor kann beispielsweise einen Not-Halt Tas ter, einen Positionsschalter, einen Positionssensor, einen optischen Sensor, einen Näherungssensor, eine Lichtschranke, ein Kamerasystem, einen taktilen Sensor, eine Sicherheits schaltmatte, einen Stromsensor, einen Spannungssensor oder einen Temperatursensor beinhalten. Dass die Schnittstelle an dem Betriebsmittel angeordnet ist, kann beispielsweise derart verstanden werden, dass die

Schnittstelle an dem Betriebsmittel, beispielsweise einem Ge häuse des Betriebsmittels, oder in dem Betriebsmittel, insbe sondere innerhalb des Gehäuses des Betriebsmittels, mecha nisch befestigt ist, insbesondere unmittelbar an oder in dem Betriebsmittel mechanisch befestigt ist. Dabei kann die

Schnittstelle beispielsweise ein Gehäuse aufweisen, welches mechanisch mit dem Betriebsmittel bzw. dessen Gehäuse, ver bunden ist.

Dass die Schnittstelle an dem Betriebsmittel angeordnet ist, kann auch bedeuten, dass die Schnittstelle sich in einer un mittelbaren Umgebung des Betriebsmittels befindet. Beispiels weise kann sich die Schnittstelle näher an dem elektrischen Betriebsmittel befinden als die Steuereinheit. Beispielsweise kann ein Abstand zwischen dem Betriebsmittel und der Steuer einheit größer als ein Abstand zwischen dem Betriebsmittel und der Schnittstelle sein, beispielsweise mindestens um ei nen Faktor zehn oder einen Faktor 100 größer.

Dass die Schnittstelle zur Kopplung mit dem Sicherheitssensor eingerichtet ist, kann derart verstanden werden, dass die Schnittstelle drahtlos oder drahtgebunden mit dem Sicher heitssensor verbunden werden kann, sodass das Sensorsignal von dem Sicherheitssensor an die Schnittstelle übertragen werden kann.

Die Übertragungsleitung kann beispielsweise ein Kabel, insbe sondere ein mehradriges Kabel, und/oder einen Kommunikations bus beinhalten.

Die Übertragungsleitung dient insbesondere zur Übertragung der elektrischen Energie und/oder des wenigstens einen Daten signals von der Steuereinheit zu der Schnittstelle und weiter zum Betriebsmittel und/oder des wenigstens einen Datensignals von dem Betriebsmittel über die Schnittstelle an die Steuer einheit . Die Steuereinheit ist insbesondere zur Steuerung und/oder Re gelung des elektrischen Betriebsmittels , insbesondere eines Motors, insbesondere eines elektrischen Motors, des elektri schen Betriebsmittels eingerichtet. Das wenigstens eine Da tensignal kann beispielsweise ein Steuersignal zur Steuerung und/oder Regelung des elektrischen Betriebsmittels oder ein Rückkopplungssignal oder Gebersignal von dem elektrischen Be triebsmittel an die Steuereinheit beinhalten.

Die Steuereinheit kann beispielsweise einen oder mehrere Um richter, insbesondere Motorumrichter, beinhalten.

Die Steuereinheit kann beispielsweise in einem Schaltschrank angeordnet sein.

In einer elektrischen Anlage nach dem verbesserten Konzept wird die Übertragungsleitung sowohl für die Übertragung der elektrischen Energie und/oder des Datensignals einerseits als auch für die Übertragung des Sicherheitssignals andererseits verwendet. Es ist daher nicht erforderlich, eine separate Leitung zwischen dem Sicherheitssensor und der Steuereinheit vorzusehen um das Sicherheitssignal zu übertragen. Dadurch werden zum einen Kosten für die separate Leitung vermieden zum anderen entfällt auch ein entsprechender Installations- , Wartungs- und Diagnoseaufwand. Auch eine Fehleranfälligkeit der elektrischen Anlage wird reduziert.

Besonders vorteilhaft wirken sich die Vorteile des verbesser ten Konzepts im Kontext einer klassischen Aufbautechnik von elektrischen Maschinen oder elektrischen Anlagen aus, bei de nen ein zentraler Schaltschrank mit der Steuereinheit

und/oder weiteren Steuereinheiten mit einer Vielzahl von über die elektrische Anlage verteilten elektrischen Betriebsmit teln gekoppelt ist und es so zu großen Leitungslängen zwi schen dem Betriebsmittel und dem Schaltschrank kommt. Diese Leitungslängen können einfach gegebenenfalls mehrere Meter bis hin zu mehreren Hundert Metern betragen. Daher wirkt sich die Einsparung zusätzlicher Verkabelung hier signifikant aus.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der elektrischen Anlage sind die Steuereinheit und das elektrische Betriebsmittel räumlich getrennt und entfernt voneinander. Eine Entfernung zwischen der Steuereinheit und dem elektrischen Betriebsmit tel beträgt vorzugsweise mehr als 5 m, mehr als 10 m, mehr als 20 m oder mehr als 100 m.

Insbesondere besteht in verschiedenen Ausführungsformen, ab gesehen von einer möglichen mechanischen Verbindung durch die Übertragungsleitung, keine weitere mechanische Verbindung zwischen der Steuereinheit und dem elektrischen Betriebsmit tel .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält das elektrische Betriebsmittel einen elektrischen Motor. Die Schnittstelle ist an dem Motor angeordnet. Die übertragene elektrische Leistung dient zur Versorgung des elektrischen Motors

und/oder das wenigstens eine Datensignal enthält ein Steuer signal für den Motor oder ein oder Rückkopplungs- oder Geber signal von dem Motor an die Steuereinheit.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die elektri sche Anlage ein Gerät oder eine Maschine, welche mittels des Motors angetrieben werden kann oder die elektrische Anlage beziehungsweise das elektrische Betriebsmittel ist mit solch einem Gerät oder einer solchen Maschine verbindbar.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform dient der Motor dem Be trieb einer energietechnischen Anlage, beispielsweise eines Transformators oder eines Leistungsschutzschalters, oder ei ner Industrieanlage oder einer Fertigungsanlage.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die Schnitt stelle eine Abzweigdose oder einen Klemmkasten zur Verbindung der Übertragungsleitung mit dem elektrischen Betriebsmittel, insbesondere dem Motor.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die elektri sche Anlage den Sicherheitssensor und der Sicherheitssensor ist dazu eingerichtet, ein sicherheitsrelevantes Ereignis zu erkennen oder zu detektieren und abhängig von dem sicher- heitsrelevanten Ereignis, insbesondere bei Vorliegen des si cherheitsrelevanten Ereignisses, das Sensorsignal zu erzeu gen .

Der Sicherheitssensor kann dabei dazu eingerichtet sein, das sicherheitsrelevante Ereignis selbsttätig, insbesondere ohne Einwirkung durch eine Person, zu erkennen und/oder eine Betä tigung oder Berührung einer Benutzerschnittstelle, beispiels weise eines Tasters, des Sicherheitssensors durch eine Person als sicherheitsrelevantes Ereignis zu erkennen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Sicherheits sensor in einer unmittelbaren Umgebung zu dem Betriebsmittel angeordnet, insbesondere ist der Abstand zwischen dem Be triebsmittel und der Steuereinheit größer als ein Abstand zwischen dem Betriebsmittel und dem Sicherheitssensor, bei spielsweise um mindestens um einen Faktor 10 oder 100 größer.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Sicherheits sensor einen Not-Halt Taster auf, der bei Betätigung das Sen sorsignal erzeugt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Sicherheits sensor einen Positionsschalter auf, wobei der Positionsschal ter an dem Betriebsmittel angeordnet ist, um eine Position einer Komponente, beispielsweise einer Türe oder Schutztüre, des Betriebsmittels zu detektieren und abhängig davon das Sensorsignal zu erzeugen.

Der Positionsschalter wird beispielsweise bei einer vorgege benen Position oder Positionsänderung einer Komponente des Betriebsmittels ausgelöst, wobei es sich bei der Komponente um eine Tür, Schutztür oder eine Welle des Betriebsmittels oder des Motors oder eines Gehäuses des Betriebsmittels han deln kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Sicherheits sensor einen Stromsensor auf, der einen Strom des Betriebs mittels detektieren und abhängig davon das Sensorsignal er zeugen kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Sicherheits sensor einen Spannungssensor auf, der eine Spannung des Be triebsmittels detektieren und abhängig davon das Sensorsignal erzeugen kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Sicherheits sensor einen Temperatursensor auf, der eine Temperatur des Betriebsmittels oder einer Umgebung des Betriebsmittels de tektieren und abhängig davon das Sensorsignal erzeugen kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Sicherheits sensor einen Kraftsensor auf, der eine Kraft detektieren kann, die von einer Komponente des Betriebsmittels oder auf eine Komponente des Betriebsmittels ausgeübt wird, und abhän gig davon das Sensorsignal erzeugen kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Sicherheits sensor einen Drehmomentsensor auf, der ein Drehmoment detek tieren kann, das von einer Komponente des Betriebsmittels o- der auf die Komponente des Betriebsmittels ausgeübt wird, und abhängig davon das Sensorsignal erzeugen kann.

Der Kraft-, der Drehmoment-, der Strom-, der Spannungs- be ziehungsweise der Temperatursensor kann beispielsweise eine Überschreitung eines jeweiligen vorgegebenen Schwellwertes durch eine entsprechende Messgröße detektieren und das Sen sorsignal insbesondere bei Überschreitung des Schwellwertes erzeugen . Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die Übertra gungsleitung wenigstens einen ersten Leiter zur Übertragung der elektrischen Leistung. Die Übertragungsleitung enthält wenigstens einen zweiten Leiter zur Übertragung des Sicher- heitssignals .

Insbesondere sind der erste und der zweite Leiter in einem gemeinsamen Kabel.

Solche Ausführungsformen sind mit Vorteil besonders einfach ausgeführt und besonders kostengünstig, da zur Übertragung des Sicherheitssignals mit Ausnahme des zweiten Leiters keine zusätzlichen Komponenten zwingend vorgesehen sind.

In einer Ausführungsform enthält die Schnittstelle beispiels weise einen Klemmkasten oder eine Anschlussdose des elektri schen Betriebsmittels. Der Klemmkasten enthält dabei wenigs tens eine erste Klemme zur Verbindung mit dem wenigstens ei nen ersten Leiter sowie wenigstens eine zweite Klemme zur Verbindung der Übertragungsleitung mit dem wenigstens einen zweiten Leiter. Der Sicherheitssensor kann beispielsweise mittels der wenigstens einen zweiten Klemme mit der Übertra gungsleitung verbunden sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die Übertra gungsleitung den wenigstens einen Leiter zur Übertragung der elektrischen Leistung. Die Schnittstelle ist dazu eingerich tet, in Abhängigkeit von dem Sensorsignal ein Signal zur Übertragung der Leistung zu modulieren, um das Sicherheits signal mittels des wenigstens einen ersten Leiters zu über tragen, insbesondere zu erzeugen und zu übertragen.

Das Sicherheitssignal wird in solchen Ausführungsformen also auf das Signal zur Übertragung der Leistung aufmoduliert. Das modulierte Signal enthält also in diesem Sinne das Signal zur Übertragung der Leistung und das Sicherheitssignal. Mit Vorteil kann in solchen Ausführungsformen zur Übertragung des Sicherheitssignals auf bereits vorhandene oder ohnehin erforderliche Leiter zur Leistungsübertragung zurückgegriffen werden .

Dass das Sicherheitssignal auf das Signal zur Übertragung der Leistung moduliert wird, kann dabei derart verstanden werden, dass, falls Leistung von der Steuereinheit über den wenigs tens einen ersten Leiter zu dem elektrischen Betriebsmittel übertragen wird, das Sicherheitssignal über den wenigstens einen ersten Leiter von der Schnittstelle zu der Steuerein heit übertragen wird. Zu Zeitpunkten, zu denen keine Leistung übertragen wird, kann dennoch das Sicherheitssignal über den wenigstens einen ersten Leiter von der Schnittstelle zu der Steuereinheit übertragen werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die Schnitt stelle den Klemmkasten und einen Kommunikationsschaltkreis zur Modulation des Signals zur Übertragung der Leistung.

In solchen Ausführungsformen kann insbesondere der Kommunika tionsschaltkreis eine sichere Übertragung des Sicherheitssig nals zwischen der Schnittstelle und der Steuereinheit gewähr leisten .

Insbesondere ist der Kommunikationsschaltkreis dazu einge richtet, das Signal zur Übertragung der Leistung zu modulie ren um das Sicherheitssignal zu übertragen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Steuereinheit einen weiteren Kommunikationsschaltkreis auf, der dazu einge richtet ist, das modulierte Signal zur Übertragung der Leis tung zu demodulieren, um das Sicherheitssignal zu erhalten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der weitere Kommu nikationsschaltkreis dazu eingerichtet, ein Steuersignal zur Steuerung und/oder Regelung des elektrischen Betriebsmittels an die Schnittstelle, insbesondere durch Modulation des Sig nals zur Übertragung der Leistung, zu übertragen.

Der Kommunikationsschaltkreis der Schnittstelle ist bei spielsweise dazu eingerichtet, das entsprechende Signal zu demodulieren, um das Steuersignal zu erhalten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die Übertra gungsleitung wenigstens einen dritten Leiter zur Übertragung des wenigstens einen Datensignals. Die Schnittstelle ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von dem Sensorsignal das we nigstens eine Datensignal zu modulieren, um das Sicherheits signal mittels des wenigstens einen dritten Leiters zu über tragen, insbesondere zu erzeugen und zu übertragen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält das elektrische Betriebsmittel oder der elektrische Motor einen Geber, insbe sondere Motorgeber, zur Steuerung und/oder Regelung des Mo tors. Der Geber ist insbesondere dazu eingerichtet, abhängig von einer Position einer Welle des Motors ein Rückkopplungs oder Gebersignal zu erzeugen und mittels des wenigstens einen dritten Leiters an die Steuereinheit zu übertragen. Das we nigstens eine Datensignal weist das Rückkopplungssignal auf und die Schnittstelle ist dazu eingerichtet, das Sicherheits signal auf das Rückkopplungssignal zu modulieren.

In solchen Ausführungsformen kann die Schnittstelle bei spielsweise einen Geberanschluss des Gebers oder des Motors und/oder einen Geberschaltkreis aufweisen, wobei die Modula tion des wenigstens einen Datensignals durch den Geberan schluss oder Geberschaltkreis erfolgt.

In solchen Ausführungsformen kann eine besonders sichere Da tenübertragung, insbesondere durch die Modulation des Rück kopplungssignals und den Einsatz eines sicheren Kommunikati onsprotokolls erreicht werden. Außerdem sind keine zusätzli chen Leiter zur Übertragung des Sicherheitssignals erforder lich. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Übertragungs leitung einen Kommunikationsbus auf, welcher den wenigstens einen dritten Leiter enthält.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält das Betriebs mittel einen elektrischen Motor und einen Geber für den Mo tor. Der wenigstens eine dritte Leiter ist mit dem Geberan schluss des Motors oder des Gebers verbunden und das wenigs tens eine Datensignal enthält ein von dem Geber oder Geberan schluss erzeugbares Gebersignal oder Rückkopplungssignal.

Der Geber kann insbesondere intern in dem Motor verbaut sein oder extern an dem Motor angebracht oder mit diesem gekoppelt sein .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform, in der die Übertra gungsleitung den wenigstens einen dritten Leiter zur Übertra gung des wenigstens einen Datensignals aufweist, enthält die Übertragungsleitung den wenigstens einen ersten Leiter zur Übertragung der elektrischen Leistung.

In solchen Ausführungsformen sind der wenigstens eine dritte Leiter und der wenigstens eine erste Leiter also in der ge meinsamen Übertragungsleitung enthalten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform, in der die Übertra gungsleitung den wenigstens einen dritten Leiter zur Übertra gung des wenigstens einen Datensignals aufweist, weist die elektrische Anlage eine mit dem Betriebsmittel verbundene und von der Übertragungsleitung verschiedene Leistungsübertra gungsleitung zur Übertragung der elektrischen Leistung auf.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die Schnitt stelle den Kommunikationsschaltkreis, wobei der Kommunikati onsschaltkreis dazu eingerichtet ist, das Sicherheitssignal gemäß einem vorgegebenen Kommunikationsprotokoll, insbesonde re einem Kommunikationsprotokoll zur sicheren Signalübertra gung, zu erzeugen und zu übertragen. Das Erzeugen und Übertragen des Sicherheitssignals kann dabei insbesondere mittels der Modulation des Signals zur Leis tungsübertragung oder des wenigstens einen Datensignals er folgen und über den wenigstens einen ersten oder den wenigs tens einen dritten Leiter erfolgen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Kommunikations schaltkreis dazu eingerichtet, das Sicherheitssignal, insbe sondere gemäß dem Kommunikationsprotokoll, redundant zu er zeugen und zu übertragen. Dadurch wird eine erhöhte Sicher heit in der Datenübertragung ermöglicht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die elektrische Anlage zur Kopplung der Schnittstelle mit dem Sicherheits sensor einen ersten Übertragungspfad, um das Sensorsignal von dem Sicherheitssensor zu erhalten. Die elektrische Anlage enthält außerdem einen zweiten Übertragungspfad zur Kopplung der Schnittstelle mit dem Sicherheitssensor, um ein weiteres Sensorsignal zu erhalten, welches redundant zu dem Sensorsig nal ist.

Das weitere Sensorsignal wird mittels der Übertragungsleitung insbesondere parallel und redundant zu dem Sensorsignal an die Steuereinheit übertragen.

Die redundante Übertragung kann beispielsweise beinhalten, dass das weitere Sensorsignal gleich dem invertierten Sensor signal ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält jeder der Über tragungspfade wenigstens zwei elektrische Leiter, insbesonde re um jeweils eine bidirektionale Kommunikation zu ermögli chen .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die elektrische Anlage die Steuereinheit. Die Steuereinheit ist dazu einge richtet, in Abhängigkeit von dem Sensorsignal eine Sicher heitsmaßnahme einzuleiten. Die Sicherheitsmaßnahme kann dabei ein Steuern und/oder Re geln des Betriebsmittels oder des Motors beinhalten, um das Betriebsmittel oder den Motor sicher zum Stillstand oder in einen sicheren Zustand zu bringen.

Die Sicherheitsmaßnahme kann alternativ oder zusätzlich das Erzeugen und Ausgeben eines optischen, akustischen und/oder haptischen Warn- oder Alarmsignals beinhalten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die elektrische Anlage ein weiteres elektrisches Betriebsmittel auf, sowie eine an dem weiteren Betriebsmittel angeordnete weitere

Schnittstelle. Die elektrische Anlage weist eine mit der wei teren Schnittstelle verbundene weitere Übertragungsleitung zur Übertragung von elektrischer Leistung, insbesondere zur Leistungsversorgung oder zum Betrieb des weiteren Betriebs mittels, und/oder wenigstens eines weiteren Datensignals, insbesondere zur Steuerung und/oder Regelung des weiteren Be triebsmittels, zwischen der Steuereinheit und der weiteren Schnittstelle, auf. Die weitere Schnittstelle ist zur Kopp lung mit einem weiteren Sicherheitssensor eingerichtet, um ein weiteres Sensorsignal zu erhalten. Die weitere Schnitt stelle ist dazu eingerichtet, mittels der weiteren Übertra gungsleitung und in Abhängigkeit von dem weiteren Sensorsig nal ein weiteres Sicherheitssignal an die Steuereinheit zu übertragen .

Die Steuereinheit kann beispielsweise für jedes elektrische Betriebsmittel eine eigene Untersteuereinheit beinhalten. Die Untersteuereinheit kann dabei einen Umrichter, insbesondere einen Motorumrichter, oder ein Umrichtermodul für das jewei lige Betriebsmittel oder den jeweiligen Motor beinhalten. Be sonders in Ausführungsformen, in denen die elektrische Anlage zwei oder mehrere elektrische Betriebsmittel aufweist, wirkt sich der reduzierte Verkabelungsaufwand aufgrund des verbes serten Konzepts besonders vorteilhaft aus. Die Erläuterungen bezüglich des elektrischen Betriebsmittels können analog auf entsprechende Ausführungsformen des weite ren elektrischen Betriebsmittels übertragen werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand konkreter Ausführungs beispiele und zugehöriger schematischer Zeichnungen näher er läutert. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beschrei bung gleicher oder funktionsgleicher Elemente wird gegebenen falls nicht notwendigerweise in verschiedenen Figuren wieder holt.

FIG 1 eine beispielhafte Ausführungsform einer elektri schen Anlage nach dem verbesserten Konzept;

FIG 2 eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer elektrischen Anlage nach dem verbesserten Konzept;

FIG 3 eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer elektrischen Anlage nach dem verbesserten Konzept;

FIG 4 eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer elektrischen Anlage nach dem verbesserten Konzept;

FIG 5 eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer elektrischen Anlage nach dem verbesserten Konzept; und

FIG 6 eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer elektrischen Anlage nach dem verbesserten Konzept.

In FIG 1 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ausfüh rungsform einer elektrischen Anlage 1 nach dem verbesserten Konzept gezeigt.

Die elektrische Anlage 1 weist ein elektrisches Betriebsmit tel 2, beispielsweise einen elektrischen Motor, und eine Steuereinheit 5 zur Steuerung und/oder Regelung des elektri- sehen Betriebsmittels 2 auf. Dabei ist das elektrische Be triebsmittel 2 mit der Steuereinheit 5 über eine Übertra gungsleitung 4 verbunden. Insbesondere weist die elektrische Anlage eine Schnittstelle 3 auf, welche die Übertragungslei tung 4 mit dem elektrischen Betriebsmittel 2 verbindet. Die Übertragungsleitung 4 dient insbesondere zur Übertragung elektrischer Leistung von der Steuereinheit 5 an das Be triebsmittel 2 und/oder zur Übertragung von Datensignalen zwischen der Steuereinheit 5 und dem elektrischen Betriebs mittel 2 beziehungsweise der Schnittstelle 3.

Die elektrische Anlage 1 weist außerdem einen Sicherheits sensor 6 auf, der mit dem Betriebsmittel 2, insbesondere der Schnittstelle 3, verbunden ist.

Der Sicherheitssensor 6 ist dazu eingerichtet, das Vorliegen eines sicherheitsrelevanten Ereignisses betreffend das elekt rische Betriebsmittel 2 zu detektieren und abhängig davon ein Sensorsignal zu erzeugen und an die Schnittstelle 3 zu über mitteln. Die Schnittstelle 3 ist dazu eingerichtet, in Abhän gigkeit von dem Sensorsignal ein Sicherheitssignal über die Übertragungsleitung 4 an die Steuereinheit 5 zu übertragen. Die Steuereinheit 5 ist insbesondere dazu eingerichtet, ab hängig von dem Sicherheitssignal eine Sicherheitsmaßnahme einzuleiten, beispielsweise das elektrische Betriebsmittel 2 außer Betrieb zu setzen oder sicher zu stoppen.

Im Beispiel der FIG 1 ist ohne Beschränkung der Allgemeinheit ein optionales weiteres Betriebsmittel 2 ' gezeigt, sowie eine weitere Steuereinheit 5'. Die weitere Steuereinheit 5' ist mit dem weiteren Betriebsmittel 2 ' über eine weitere Übertra gungsleitung 4' und eine weitere Schnittstelle 3' verbunden. Außerdem weist die Anlage einen optionalen zweiten oder wei teren Sicherheitssensor 6' auf, der mit dem weiteren Be triebsmittel 2', insbesondere der weiteren Schnittstelle 3', verbunden ist. Die Steuereinheiten 5, 5' können auch als Untersteuereinhei ten einer gemeinsamen Gesamtsteuereinheit betrachtet werden.

Die Ausführungen bezüglich des Betriebsmittels 2, der

Schnittstelle 3, der Übertragungsleitung 4, der Steuereinheit 5 und des Sicherheitssensors 6 lassen sich analog auf das weitere Betriebsmittel 2', die weitere Schnittstelle 3', die weitere Übertragungsleitung 4', die weitere Steuereinheit 5' sowie den weiteren Sensor 6' übertragen.

Beispielsweise kann die Steuereinheit 5 und optional die Steuereinheit 5' in einem Schaltschrank 23 angeordnet sein. Der Schaltschrank 23 beziehungsweise die Steuereinheiten 5,

5' sind räumlich entfernt von den jeweiligen Betriebsmitteln 2, 2' angeordnet, wohingegen die Schnittstellen 3, 3' sowie die Sicherheitssensoren 6, 6 ' in unmittelbarer Umgebung zu dem jeweiligen Betriebsmittel 2, 2' angeordnet sind. Dadurch wird im Vergleich zu konventionellen Ansätzen ein Verkabe lungsaufwand durch die kombinierte Nutzung der Übertragungs leitungen 4, 4' zur Übertragung der elektrischen Leistung und/oder des Datensignals und des Sicherheitssignals redu ziert .

In FIG 2 ist ein Blockdiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer elektrischen Anlage 1 nach dem verbes serten Konzept gezeigt. Die elektrische Anlage der FIG 2 ba siert auf der elektrischen Anlage der FIG 1, wobei der optio nale Schaltschrank 23 sowie das optionale weitere Betriebs mittel 2', die weitere Schnittstelle 3', die weitere Übertra gungsleitung 4', die weitere Steuereinheit 5' sowie der wei tere Sicherheitssensor 6' nicht gezeigt sind.

Die Steuereinheit 5 weist beispielsweise einen Motorausgang 10 auf, mit dem erste Leiter 12 der Übertragungsleitung 4 zur Energieversorgung des Betriebsmittels 2 verbunden sind. Das Betriebsmittel 2 weist einen Motor 7 auf sowie einen Klemm kasten 8. Die ersten Leiter 12 sind mit dem Klemmkasten 8 zur Energieversorgung des Motors 7 verbunden. Die Steuereinheit 5 weist außerdem Sicherheitseingänge 11 auf, beispielsweise vier Sicherheitseingänge 11, die mit zweiten Leitern 13 der Übertragungsleitung 4 verbunden sind.

Die Schnittstelle 3 wird beispielsweise durch einen Bereich der Leiter 12, 13 zwischen der Übertragungsleitung 4 und dem

Klemmkasten 8 gebildet. Während die ersten Leiter 12 an dem Klemmkasten 8 enden, verlaufen die zweiten Leiter 13 bei spielsweise über eine kurze geringe Strecke, insbesondere über eine Strecke von etwa einem oder unter einem Meter, mit tels einer weiteren Leitung 9 an den Sicherheitssensor 6 übertragen, wo sie mit diesem verbunden sind.

Die zweiten Leiter 13 weisen beispielsweise wenigstens eine, insbesondere zwei, erste Adern auf, welche einen ersten Über tragungspfad 21 bilden sowie optional wenigstens eine, insbe sondere zwei, zweite Adern, welche einen optionalen zweiten Übertragungspfad 22 bilden.

Der Sicherheitssensor 6 ist beispielsweise dazu eingerichtet, beim Vorliegen des sicherheitsrelevanten Ereignisses das Si cherheitssignal über den ersten Übertragungspfad 21 und die Schnittstelle 3 als Sicherheitssignal an die Sicherheitsein gänge 11 der Steuereinheit 5 zu übertragen.

Optional kann der Sicherheitssensor 6 ein weiteres Sicher heitssignal, welches insbesondere redundant zu dem Sicher heitssignal erzeugt wurde, beispielsweise im Falle des si cherheitsrelevanten Ereignisses über den zweiten Übertra gungspfad 22 und die Schnittstelle 3 als weiteres Sicher heitssignal an die Sicherheitseingänge 11 übertragen.

In FIG 3 ist ein Blockdiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer elektrischen Anlage 1 nach dem verbes serten Konzept gezeigt. Der Übersichtlichkeit halber ist der Sicherheitssensor 6 nicht dargestellt. Die Ausführung der FIG 3 basiert auf derjenigen der FIG 2. Im Unterschied zur FIG 2 sind die ersten Leiter 13 jedoch nicht mit einer weiteren Leitung 9 sondern mit dem Klemmkas ten 8 verbunden. Der Klemmkasten 8 stellt hier beispielsweise die Schnittstelle 3 dar. Der nicht gezeigte Sicherheitssensor 6 ist über den Klemmkasten 8 mit den ersten Leitern 13 ver bunden oder gekoppelt.

Bezüglich der Funktionalität wird auf die Ausführungen zu FIG 2 verwiesen. Mit Vorteil wird nach der Ausführung der FIG 3 auch die weitere Leitung 9 vermieden.

In FIG 4 ist ein Blockdiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der elektrischen Anlage 1 gezeigt, welche auf FIG 1 basiert.

Bezüglich des Motors 7, der Motorausgänge 10 und des Klemm kastens 8 wird auf die Ausführungen zu FIG 2 und FIG 3 ver wiesen. Im gezeigten Beispiel der FIG 4 weist die Übertra gungsleitung jedoch keine separaten zweiten Leiter 13 zur Übertragung des Sicherheitssignals auf.

Die Schnittstelle 3 enthält neben dem Klemmkasten 8 auch ei nen Kommunikationsschaltkreis 14. Der Kommunikationsschalt kreis 14 ist dazu eingerichtet, ein Signal zur Übertragung der elektrischen Leistung mittels des ersten Leiters 12 ent sprechend des Sensorsignals und/oder des weiteren redundanten Sensorsignals zu modulieren, um das Sicherheits-signal zu er zeugen und mittels der ersten Leiter 12 an die Motorausgänge 10, welche in diesem Beispiel auch als Sicherheitseingänge dienen, zu übertragen. Die Steuereinheit 5 weist einen weite ren Kommunikationsschaltkreis 15 auf, der dazu eingerichtet ist, das modulierte Signal zu demodulieren um das Sicher heitssignal und/oder das weitere Sicherheitssignal zu erhal ten .

In solchen Ausführungsformen kann vorteilhafterweise auch auf die zweiten Leiter 13 verzichtet werden. Außerdem kann die Übertragung des Sicherheitssignals mittels der Kommunika- tionsschaltkreise 14, 15 auf einem sicheren Protokoll zur si cheren Datenübertragung beruhen.

In FIG 5 ist ein Blockdiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der elektrischen Anlage 1 nach dem verbesser ten Konzept gezeigt, welche auf FIG 1 beruht.

Bezüglich des Motors 7, des Klemmkastens 8, der Motorausgänge 10 des ersten Leiters 12 wird auf die Ausführungen von FIG 1 bis FIG 4 verwiesen.

Im Beispiel der FIG 5 weist das Betriebsmittel 2 einen Geber 16 auf, der mit dem Motor 7 verbunden ist, um eine Position des Motors 7 oder einer Motorwelle des Motors 7 zu erfassen und basierend auf der erfassten Position mittels eines Geber anschlusses 17 des Betriebsmittels 2 ein Gebersignal zu er zeugen. Die Schnittstelle 3 wird hier beispielsweise durch oder zusätzlich durch den Geberanschluss 17 gebildet.

Der Geberanschluss 17 ist beispielsweise mit einem Kommunika tionsbus 19 der Übertragungsleitung 4 verbunden. Der Kommuni kationsbus 19 ist beispielsweise mit einem Gebereingang 18 der Steuereinheit 5 verbunden. Das Gebersignal wird von dem Geberanschluss 17 über den Kommunikationsbus 19 an den Geber eingang 18 übermittelt. Die Steuereinheit ist dazu eingerich tet, abhängig von dem Gebersignal den Motor 7 zu steuern.

Der Sicherheitssensor 6 ist, wie bezüglich FIG 4 beschrieben mit dem Klemmkasten 8 verbunden, welcher wiederum mit dem Ge beranschluss 17 verbunden ist. Der Geberanschluss 17 ist dazu eingerichtet, über den Kommunikationsbus 19 die von dem Si cherheitssensor 6 erzeugten Sensorsignale als Sicherheitssig nale an den Gebereingang 18 zu übertragen oder abhängig von den Sensorsignalen das Gebersignal zu modulieren, um das Si cherheitssignal zu erzeugen und zu übertragen.

In FIG 6 ist ein Blockdiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer elektrischen Anlage nach dem verbesser- ten Konzept gezeigt, welche auf der Ausführungsform von FIG 5 beruht .

Die Ausführungsform der FIG 6 unterscheidet sich von derjeni gen der FIG 5 dadurch, dass die Übertragungsleitung 4 die ersten Leiter 12 zur Übertragung der Leistung von der Steuer einheit 5 an den Klemmkasten 8 nicht enthält. Die ersten Lei ter 12 sind stattdessen von einer Leistungs-Übertragungsleit ung 20 beinhaltet, die mit dem Klemmkasten 8 und dem Motor ausgang 10 verbunden ist.

Gemäß dem verbesserten Konzept werden verbesserte Varianten und/oder Topologien zum lokalen Anschluss von Sicherheits sensoren angegeben.

Durch das verbesserte Konzept können separate Leitungen zur Übertragung des Sicherheitssignals vermieden und ein entspre chender Verkabelungsaufwand für die elektrische Anlage redu ziert werden.

Dadurch können insbesondere Kosten für Montage, Verkabelung in den Schaltschrank, Inbetriebnahme und Wartung eines weite ren Geräts und/oder Spannungsversorgung des weiteren Geräts reduziert werden oder entfallen. Außerdem kann gegebenenfalls das weitere Gerät eingespart werden, sodass sich ein Risiko des Anlagenstillstands durch Ausfall des entsprechenden Ge räts reduzieren lässt.

Außerdem kann ein Risiko eines Anlagenstillstands durch Ka belbruch aufgrund der reduzierten Anzahl von Leitungen eben falls reduziert werden.

Insbesondere bei Verwendung von sicheren Übertragungsproto kollen zur Übertragung des Sicherheitssignals kann beispiels weise auf mechanische Sicherungen, beispielsweise durch Pan zerrohre, einer Verdrahtung des Sicherheitssensors verzichtet werden oder eine im Vergleich zu der mechanischen Sicherung erhöhte Sicherheit erreicht werden.