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Title:
INTERMEDIATE MODULE, RECEIVER MODULE, MONITORING SYSTEM AND MONITORING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/197443
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an intermediate module (10) for connection between an electrical grid (82) and an electrical load (92a, 92b), comprising an input power terminal (12) for connection of the intermediate module (10) to the electrical grid (82), and an output power terminal (24) for connection of the electrical load (92a, 92b) to the intermediate module (10), the intermediate module (10) being designed to determined operational data regarding the electrical load (92a, 92b) and to transmit information regarding the determined operational data to the electrical grid (82) via the input power terminal (12), the input power terminal (12) having three external conductor input contacts (16a-c) for contacting one external conductor (84a-c) each of the electrical grid (82). The invention further relates to a receiver module (50) for receiving information regarding operational data of an electrical load (92a, 92b) from an electrical grid (82), to a monitoring system (80) having an intermediate module (10) and a receiver module (50), to a method for putting into operation an intermediate module (10), to a use of an intermediate module (10) for monitoring an electrical load (92a, 92b) and to a method for monitoring an electrical load (92a, 92b).

Inventors:
KIEFER, Manuel (Bierbachstraße 38c, Sinsheim, 74889, DE)
DEISS, Magnus (Rippoldsauerstraße 23, Stuttgart, 70372, DE)
Application Number:
EP2019/059036
Publication Date:
October 17, 2019
Filing Date:
April 10, 2019
Export Citation:
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Assignee:
TRUMPF WERKZEUGMASCHINEN GMBH + CO. KG (Johann-Maus-Str. 2, Ditzingen, 71254, DE)
International Classes:
G01R21/133; G01R22/06; H02J13/00
Foreign References:
DE202010000364U12010-05-27
DE102016113028A12018-01-18
DE4425876A11996-01-11
US20140046495A12014-02-13
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
KOHLER SCHMID MÖBUS PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT MBB (Gropiusplatz 10, Stuttgart, 70563, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Überwachungssystem (80) für einen Fertigungsbetrieb der Metall- und/oder Blechbearbeitung zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers (92a, 92b), umfassend

- den Verbraucher (92a, 92b) in Form einer Fertigungsmaschine zur Bearbeitung von Blech und/oder Metall,

- ein Stromnetz (82) mit drei Außenleitern (84a-c),

- ein Zwischenmodul (10), über welches der Verbraucher (92a, 92b) an das Stromnetz (82) anschließbar ist, mit einem Eingangs-Stromanschluss (12) zum Anschließen des Zwischenmoduls (10) an das Stromnetz (82), wobei der Eingangs-Stromanschluss (12) drei Außenleiter-Eingangskontakte

(16a-c) zum Kontaktieren je eines Außenleiters (84a-c) des Stromnetzes (82) aufweist, und mit einem Ausgangs-Stromanschluss (24) zum Anschließen des Verbrauchers (92a, 92b) an das Zwischenmodul (10), wobei das Zwischenmodul (10) dazu eingerichtet ist, Betriebsdaten des Verbrauchers (92a, 92b) zu ermiteln und über den Eingangs-Stromanschluss (12) Informationen über die ermitelten Betriebsdaten in das Stromnetz (82) zu übertragen,

- ein Empfängermodul (50) zum Empfangen von Informationen über Betriebsdaten des Verbrauchers (92a, 92b) aus dem Stromnetz (82), wobei das Empfängermodul (50) einen Empfänger-Stromanschluss (52) zum Anschließen des Empfängermoduls (50) an das Stromnetz (82), und eine Verarbeitungseinrichtung (60) aufweist, die dazu eingerichtet ist, über den Empfänger-Stromanschiuss (52) die Informationen über die Betriebsdaten aus dem Stromnetz (82) zu empfangen.

2. Überwachungssystem (80) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungsmaschine ortsveränderlich ist. 3. Überwachungssystem (80) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromnetz (82) ein Stromnetz eines Fertigungsbetriebs ist, an das mehrere Fertigungsmaschinen angeschlossen sind.

4. Überwachungssystem (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangs-Stromanschluss (12) einen Neutralleiter-Eingangskontakt (18) zum Kontaktieren eines Neutralleiters (86) des Stromnetzes (82) und/oder einen Schutzleiter-Eingangskontakt (20) zum Kontaktieren eines Schutzleiters (88) des Stromnetzes (82) aufweist.

5. Überwachungssystem (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmodul (10) dazu eingerichtet ist, die Informationen über die Betriebsdaten über genau einen der Außenleiter- Eingangskontakte (16a-c) zu übertragen.

6. Überwachungssystem (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmodul (10) dazu eingerichtet ist, die Informationen über die Betriebsdaten über wenigstens zwei, vorzugsweise über alle, Außenleiter-Eingangskontakte (16a-c) zu übertragen.

7. Überwachungssystem (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangs-Stromanschluss (12) als ein Zwischenmodul-Stecker (14) zum Einstecken in eine Steckdose (92a, 92b) ausgebildet ist, insbesondere wobei die Eingangskontakte (16a-c, 18, 20) des Eingangs-Stromanschlusses (12) jeweils als ein Steckerstift (22a-e) ausgebildet sind.

8. Überwachungssystem (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangs-Stromanschluss (24) je einen zugeordneten Ausgangskontakt (26a-c, 28, 30) für jeden der Eingangskontakte (16a-c, 18, 20) des Eingangs-Stromanschlusses (12) aufweist. 9. Überwachungssystem (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangs-Stromanschluss (24) als eine Zwischenmodul-Steckdose (32) zum Einstecken eines Steckers ausgebildet ist, insbesondere wobei die Ausgangskontakte (26a-c, 28, 30) des Ausgangs-Stromanschlusses (24) jeweils als eine Einsteckbuchse (34a-e) ausgebildet sind.

10. Überwachungssystem (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmodul (10) dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Parameter eines elektrischen Stroms zu messen, der im Betrieb von dem Stromnetz (82) durch das Zwischenmodul (10) zu dem Verbraucher (92a, 92b) fließt.

11. Überwachungssystem (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmodul (10) dazu eingerichtet ist, die Betriebsdaten zeitaufgelöst zu ermitteln, und dass die Information über die ermittelten Betriebsdaten Zeitinformationen umfassen.

12. Überwachungssystem (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmodul (10) dazu eingerichtet ist, über den Eingangs-Stromanschluss (12) Befehle aus dem Stromnetz (82) entgegenzunehmen.

13. Überwachungssystem (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmodul (10) eine LAN- Schnittstelle (40) und/oder eine WLAN-Schnittstelle (38) aufweist.

14. Überwachungssystem (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmodul (10) einen Anschluss (44), vorzugsweise eine USB-Schnittstelle, für eine Kamera, aufweist und dazu eingerichtet ist, ein von der Kamera empfangenes Bild in das Stromnetz (82) zu übertragen. 15. Überwachungssystem (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (60) in direktem elektrischem Kontakt mit dem Empfänger-Stromanschluss (52) steht, und dazu eingerichtet ist, die Informationen über die Betriebsdaten zu speichern und/oder auszuwerten.

16. Überwachungssystem (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das Empfängermodul (50) dazu eingerichtet ist, Nachrichten betreffend die Informationen über die Betriebsdaten an ein Mobilgerät eines Benutzers zu senden.

17. Überwachungssystem (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfängermodul (50) dazu eingerichtet ist, Befehle entgegenzunehmen, insbesondere von einem Mobilgerät eines Benutzers, und diese Befehle über den Empfänger-Stromanschluss (52) in das Stromnetz (82) zu übermitteln.

18. Überwachungssystem (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

dass das Stromnetz (82) weiterhin einen Neutralleiter (86) umfasst, dass der Empfänger-Stromanschluss (52) des Empfängermoduls (50) einen Empfänger-Außenleiterkontakt (54) zum Verbinden des Empfängermoduls (50) mit einem der Außenleiter (84a-c) des Stromnetzes (82) und einen Empfänger-Neutralleiterkontakt (56) zum Verbinden des Empfängermoduls (50) mit dem Neutralleiter (86) des Stromnetzes (82) aufweist.

19. Verfahren zur Inbetriebnahme eines Überwachungssystems (80) nach Anspruch 14 mit den Schritten

a) Anschließen (300) des Zwischenmoduls (10) an das Stromnetz (82) mit drei Außenleitern (84a-c),

b) Anschließen (302) des elektrischen Verbrauchers (92a, 92b) an das Zwischenmodul (10),

c) Anschließen (304) einer Kamera an das Zwischenmodul (10),

d) Aufnehmen (306) eines Bildes des Verbrauchers (92a, 92b) mit der Ka- mera,

e) Übertragen (308) des Bildes in das Stromnetz (82) vermittels des Zwischenmoduls (10),

f) Abgleichen (310) des Bildes mit weiteren Bildern bekannter Verbrauchertypen, um den Verbraucher (92a, 92b) zu identifizieren,

g) Speichern (312) der Zuordnung des Zwischenmoduls (10) und des erkannten Verbrauchertyps.

20. Verwendung eines Überwachungssystems (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zum Überwachen des elektrischen Verbrauchers (92a, 92b) in Form einer Fertigungsmaschine zur Bearbeitung von Blech und/oder Metall, wobei der Verbraucher (92a, 92b) über das Zwischenmodul (10) an das Stromnetz (82) mit drei Außenleitem (84a-c) angeschlossen ist.

21. Verwendung nach Anspruch 20, wobei das Empfängermodul (50) mit dem Empfänger-Stromanschluss (52) des Empfängermoduls (50) an das Stromnetz (82) angeschlossen ist.

22. Verfahren zum Überwachen einer Fertigungsmaschine in einem Fertigungsbetrieb, wobei die Fertigungsmaschine als ein elektrischer Verbraucher (92a, 92b) an ein Stromnetz (82) mit drei Außenleitem (84a-c) anschließbar ist, mit den Schritten

a) Verbinden (200) der Fertigungsmaschine über ein Zwischenmodul (10) mit dem Stromnetz (82), wobei das Zwischenmodul (10) einen Eingangs- Stromanschluss (12) zum Anschließen des Zwischenmoduls (10) an das Stromnetz (82) und einen Ausgangs-Stromanschluss (24) zum Anschließen der Fertigungsmaschine an das Zwischenmodul (10) aufweist, wobei das Zwischenmodul (10) dazu eingerichtet Ist, Betriebsdaten der Fertigungsmaschine zu ermitteln und über den Eingangs-Stromanschluss (12) Informationen über die ermittelten Betriebsdaten in das Stromnetz (82) zu übertragen, und wobei der Eingangs-Stromanschluss (12) drei Außenleiter- Eingangskontakte (16a-c) zum Kontaktieren je eines Außenleiters (84a-c) des Stromnetzes (82) aufweist,

b) Verbinden (202) eines Empfängermoduls (50) mit dem Stromnetz (82), c) Ermiteln (204) von Betriebsdaten des Verbrauchers (92a, 92b) in dem Zwischenmodu! (10) und Übertragen (206) von Informationen über die ermitelten Betriebsdaten über den Eingangs-Stromanschluss (12) des Zwi- schenmoduls (10) in das Stromnetz (82),

d) Empfangen (108) der Informationen über die Betriebsdaten aus dem Stromnetz (82) in dem Empfängermodul (50),

e) Speichern (210) und/oder Auswerten (212) der Informationen über die Betriebsdaten in dem Empfängermodul (50).

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass Betriebszustände der Fertigungsmaschine überwacht und/oder erkannt werden.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass Betriebszustände der Fertigungsmaschine aus der Ferne überwacht, erkannt und/oder aufgezeichnet werden, insbesondere wobei das Empfängermodul (50) und das Zwischenmodul (10) entfernt voneinander dem mit dem Stromnetz (82) verbunden werden.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zweien oder mehreren der folgenden Betriebszustände unterschieden wird:

- Aus,

- Stand by,

- Start-up,

- Warm-up,

- Ready,

- Process,

- Shut-Down.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen des Betriebszustands„Process“ eine weitere Feinunterscheidung durchgeführt wird, insbesondere eine Zuordnung zu einer vorbestimmten Bearbeitungsoperation der Fertigungsmaschine und/oder deren Parametern.

Description:
Zwischenmodul. Empfänaermodul, Überwachunqssvstem und Überwachungsver- fahren

Die Erfindung betrifft ein Zwischenmodul zum Zwischenschalten zwischen ein Stromnetz und einen elektrischen Verbraucher. Ferner betrifft die Erfindung ein Empfängermodul zum Empfangen von Informationen über Betriebsdaten eines Verbrauchers aus einem Stromnetz. In den Rahmen der Erfindung fällt ferner ein Überwachungssystem mit einem Zwischenmodul und einem Empfängermodul. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Zwischenmoduls, eine Verwendung eines Zwischenmoduls zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers und ein Verfahren zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers.

Für Haushaltsanwendungen sind fest installierte„intelligente“ Stromzähler, soge- nannte Smart-Meter, bekannt, die es erlauben, den Stromverbrauch einer Gesamtheit von elektrischen Verbrauchern zu messen und zu protokollieren.

Um eine gezielte Überwachung einzelner elektrischer Verbraucher nachträglich einrichten zu können, wurden verschiedene Adapter vorgeschlagen, die zwischen ein einphasiges Stromnetz und einen elektrischen Verbraucher geschaltet werden können. Mit diesen Adaptern kann der Stromverbrauch beispielsweise eines Kühlschranks oder eines Fernsehers erfasst und mittels geeigneter Programme dargestellt werden.

In Fertigungsbetrieben ist es oft wünschenswert, die Betriebszustände von Fertigungsmaschinen, welche mit Starkstrom betrieben werden, überwachen zu können. Insbesondere besteht das Bedürfnis, aus der Ferne überwachen und aufzeichnen zu können, ob und ggf. welche Fertigungsoperationen mit einer Fertigungsmaschine durchgeführt wurden. Nach Auswertung dieser Informationen können der Einsatz der Produktionsmittel und Wertschöpfungsprozesse optimiert werden. Für diese Überwachungsaufgaben werden gegenwärtig maschinenspezifische Überwachungssysteme eingesetzt, die fest an eine jeweilige Fertigungsmaschine angeschlossen sind.

Aufgabe der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Vorrichtungen und Verfahren zur flexiblen und nachrüstbaren Überwachung von elektrischen Verbrauchern an Starkstromnetzen anzugeben.

Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Überwachungssystem gemäß Anspruch 1 , ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Überwachungssystems gemäß Anspruch 19, eine Verwendung eines Überwachungssystems gemäß Anspruch 20 sowie ein Verfahren zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers gemäß Anspruch 22. ln den jeweiligen Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen und Varianten angegeben.

Erfindungsgemäße Zwischenmodule

Erfindungsgemäß ist ein Zwischenmodul zum Zwischenschalten zwischen ein Stromnetz und einen elektrischen Verbraucher, mit einem Eingangs- Stromanschluss zum Anschließen des Zwischenmoduls an das Stromnetz, und mit einem Ausgangs-Stromanschluss zum Anschließen des Verbrauchers an das Zwischenmodul vorgesehen. Das Zwischenmodul ist dazu eingerichtet, Betriebsdaten des Verbrauchers zu ermiteln und über den Eingangs-Stromanschluss Informationen über die ermittelten Betriebsdaten in das Stromnetz zu übertragen. Der Eingangs-Stromanschluss weist drei Außenleiter-Eingangskontakte zum Kontaktieren je eines Außenleiters des Stromnetzes auf. Das Zwischenmodul ist somit dazu eingerichtet, einen Verbraucher an ein dreiphasiges Stromnetz anzuschließen. Damit eignet sich das erfindungsgemäße Zwischenmodul auch für einen Einsatz an Fertigungsmaschinen, die mit Starkstrom betrieben werden. Durch die Übermitlung der ermittelten Betriebsdaten über das Stromnetz kann auf die Einrichtung einer gesonderten Übertragungsinfrastruktur verzichtet werden - kabelgebundene Lösungen hierzu sind aufwendig zu installieren; drahtlose Varianten sind beim Einsatz in industriellen Fertigungshallen störanfällig. Das erfindungsgemäße Zwischenmodul kann somit in einfacher Weise zwischen einen elektrischen Verbraucher, insbesondere eine Fertigungsmaschine, und ein dreiphasiges Stromnetz, insbesondere ein Starkstromnetz, geschaltet werden. Sodann ermöglicht das Zwischenmodul eine Überwachung von Betriebszuständen des Verbrauchers, indem es dessen Betriebsdaten ermitelt und Informationen hierüber in das Stromnetz überträgt.

Ein Außenleiter (auch bekannt unter„Phase“) ist ein Leiter, der im üblichen Betrieb unter Spannung gegenüber einem Neutralleiter steht und zur Übertragung oder Verteilung elektrischer Energie beitragen kann, aber kein Neutralleiter (Mitelleiter) ist. Bei einphasigen Anschlüssen mit einer Nennspannung von 230 V trit er nur einfach auf und trägt häufig die Bezeichnung„L“. Ein dreiphasiges Stromnetz weist drei Außenleiter auf, die meist mit L1 , L2 und L3 bezeichnet werden. Im Niederspannungsnetz, an das Verbraucher angeschlossen werden, beträgt der Effektivwert der Spannung von Außenleitern in der Regel 230 V gegen den Neutralleiter und einen allfällig vorhandenen Schutzleiter und 400 V zwischen je zwei Außenlei- tem bei einer Phasendifferenz von 120° zwischen den Wechseispannungen der drei Außenleiter. Das Stromnetz, insbesondere das Niederspannungsnetz, weist typischerweise eine Frequenz zwischen 50 Hz und 60 Hz auf. In Europa weist der Neutralleiter üblicherweise keine Spannung gegenüber dem Schutzleiter und der Erde auf, so dass alle Außenleiter eine Spannung von 230 V gegenüber der Erde aufweisen. Beim Anschluss des Verbrauchers an alle drei Phasen (Außenleiter) des Niederspannungsnetzes wird von einem Starkstromanschluss gesprochen.

Das Zwischenmodul ist insbesondere dazu eingerichtet, die Betriebsdaten selbst zu messen und/oder zu berechnen. Das Zwischenmodul ist typischerweise dazu eingerichtet, die Betriebsdaten durch Überwachung der Außenleiter- Eingangskontakte zu ermitteln, insbesondere durch Messen von Stromstärken durch die Außenleiter-Eingangskontakte und/oder von Spannungen zwischen den Außenleiter-Eingangskontakten. Die Informationen über die Betriebsdaten können die Zahlenwerte der Betriebsdaten, d.h. sozusagen die Betriebsdaten selbst, sein und/oder von dem Zwischenmodul aus den ermittelten Betriebsdaten abgeleitete Parameter. Beispiel: Messen von Strom und Spannung in dem Zwischenmodul; Übermitteln des gemessenen Stromverlaufs (1. Variante) bzw. Übermitteln des berechneten Energieverbrauchs (2. Variante). Zur Übertragung der Informationen kann ein OFDM-Verfahren (OFDM = Orthogonal Frequency-Dtvision Multiplexing) vorgesehen sein.

Der Verbraucher kann eine Fertigungsmaschine sein, insbesondere eine Fertigungsmaschine, die wenig oder gar nicht digitalisert an eine Dateninfrastruktur eines Fertigungsbetriebs angeschlossen ist. Die Fertigungsmaschine kann an einem Handarbeitsplatz eingesetzt werden und beispielsweise ein Schweißgerät sein. Ein Handarbeitsplatz ist eine Produktions- bzw. Fertigungsanlage mit einem geringen Automatisierungsgrad und einem hohen Handarbeitsanteil. Im Wesentlichen umfasst ein Handarbeitsplatz eine Werkbank/Arbeitsfläche und meist mehrere Werkzeuge, die durch einen Bediener nach Anweisung oft frei Hand bedient werden. Durch den geringen Automatisierungsgrad kann es zu Störungen und Mehraufwand im Prozessablauf kommen, da hier neben der eigentlichen Fertigung oder Bearbeitung eines Werkstücks weitere Nebentätigkeiten anfailen, wie das manuelle Erstellen von Arbeitsanweisungen, das Ausdrucken und Aneignen von Erklärungen, Anweisungen und Zeichnungen. Zudem herrscht oft ein hoher Fertigungsaufwand. Daraus und aus unzureichenden oder zu komplexen Arbeitsunterlagen, fehlender Rückmeldung über den Arbeitsfortschritt und allgemein einer fehlenden Zustandsüberwachung und -diagnose von Werkzeugen und Maschinen kann ein hoher Ausschuss resultieren. Das erfindungsgemäße Zwischenmodul kann hier in einfacher Weise nachgerüstet werden und liefert dann die gewünschten Daten zur Fertigung an dem Handarbeitsplatz.

Eine Fertigungsmaschine kann eine Maschine zur Blech- oder Metallbearbeitung sein. Anders als in anderen Fertigungs- oder Logistikbetrieben, die oftmals entweder gar nicht oder hochgradig bis vollständig digitalisiert verknüpft sind, trifft man in Fertigungsbetrieben der Metall- und/oder Blechbearbeitung häufig auf einen mittleren Digitalisierungsgrad. Das bedeutet, dass viele hochgradig digital vernetzte Maschinen wie z.B. CNC-Metallbearbeitungsmaschinen, Flachbett-Schneid-, Biege- oder Stanzmaschinen der neueren Generation als auch wenig bis gar nicht vernetzte Fertigungsmaschinen (wie z.B. einfache elektrische Sägen, Bohrmaschinen, Nietwerkzeuge, Fräsmaschinen) vorhanden sind. Die älteren Maschinen haben oftmals eine sehr lange Standzeit und Haltbarkeit sowie Zuverlässigkeit und werden von Werkbetriebsieitem nur ungern gegen eine neue vollautomatische Maschine ausgetauscht. Das erfindungsgemäße Zwischenmodul ermöglicht die Einbindung der älteren, bewährten Maschinen in ein digitales Überwachungs- und Steuerungssystem des Fertigungsbetriebs. Wenn noch kein digitales Überwa- chungs- und Steuerungssystem im Fertigungsbetrieb vorhanden ist, kann es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Zwischenmoduls schnell und kostengünstig aufgebaut werden. Wenn bereits eine teilweise Digitalisierung erfolgt ist, können bisher noch nicht digitalisierte Fertigungsmaschinen mit dem erfindungsgemäßen Zwischenmodul für die Einbindung in dieses Überwachungs- und Steuerungssystem ertüchtigt werden. Insbesondere besteht beim erstmaligen Einsatz von erfindungsgemäßen Zwischenmodulen - im Gegensatz zum konventionellen Ersteinsatz von Digitalisie- rungslösungen - kein Risiko des Stillstands der Fertigungsmaschinen. Das Zwischenmodul wird lediglich zwischen die Fertigungsmaschine und das Stromnetz geschaltet und leitet den Strom durch. Sollte das digitale Überwachungssystem nicht funktionieren hat dies keine Auswirkungen auf die Betriebsbereitschaft der Fertigungsmaschine, da diese zunächst wie bisher - d.h. undigitalisiert - weiterbetrieben werden kann.

Vorzugsweise weist der Eingangs-Stromanschluss weiterhin einen Neutralleiter- Eingangskontakt zum Kontaktieren eines Neutralleiters des Stromnetzes und/oder einen Schutzleiter-Eingangskontakt zum Kontaktieren eines Schutzleiters des Stromnetzes auf. Durch den sog. Massebezug, d.h. den Anschluss an den

Neutralleiter, kann eine verbesserte Störunempfindlichkeit erreicht werden. Zudem kann ein Ausgleich einer unsymmetrischen Belastung der drei Außenleiter durch den Verbraucher erfolgen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Zwischenmodul dazu eingerichtet, die Informationen über die Betriebsdaten über genau einen der Außenleiter- Eingangskontakte zu übertragen. Dies vereinfacht den Aufbau des Zwischenmoduls.

Eine dazu alternative, vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Zwi schenmodul dazu eingerichtet ist, die Informationen über die Betriebsdaten über wenigstens zwei, vorzugsweise über alle, Außenleiter-Eingangskontakte zu übertragen. Diese Alternative bietet eine Redundanz und erhöht die Robustheit der Informationsübertragung. Eine Empfangsstation kann die Informationen über die Betriebsdaten auf einem beliebigen der mehreren Außenleiter des Stromnetzes empfangen. Bei Übertragung über alle Außenleiter-Eingangskontakte kann die Empfangsstation insbesondere auch an eine einphasige Steckdose desselben Stromnetzes angeschlossen werden, unabhängig davon, welcher der drei Außenleiter in diese Steckdose mündet. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Eingangs-Stromanschluss als ein

Zwischenmodul-Stecker zum Einstecken in eine Steckdose ausgebildet, insbe- sondere wobei die Eingangskontakte des Eingangs-Stromanschlusses jeweils als ein Steckerstift ausgebildet sind. Dies erlaubt eine besonders einfache Implementierung im Sinne einer sog. Plug&Play-Lösung; es ist kein Serviceeinsatz notwendig. Zudem kann das Zwischenmodul einfach ausgewechselt oder an einem anderen Verbraucher eingesetzt werden. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für ortsveränderliche Fertigungsmaschinen, die an unterschiedlichen Orten an das Stromnetz angeschlossen werden sollen. Ein Schutz gegen Störungen (Dämpfungsdrosseln, Ferrite, Überspannungsbegrenzer etc.) kann mit in das Zwischenmodul integriert werden.

In einer alternativen Ausführungsform kann eine individuelle Verdrahtung des Ein- gangs-Stromanschlusses mit den Leitern des Stromnetzes vorgesehen sein, beispielsweise wenn das Zwischenmodul in einem Schaltschrank oder einer Medien- Säule zu montieren ist, etwa mittels einer Hutschienen-Montage.

Besonders bevorzugt weist der Ausgangs-Stromanschluss je einen zugeordneten Ausgangskontakt für jeden der Eingangskontakte des Eingangs- Stromanschlusses auf. Dies vereinfacht das Anschließen des Verbrauchers an das Zwischenmodul. Jeder der Ausgangskontakte ist grundsätzlich mit dem jeweils zugeordneten Eingangskontakt elektrisch leitend verbunden. Mit anderen Worten umfasst der Ausgangs-Stromanschluss bei dieser Ausführungsform drei Außenleiter-Ausgangskontakte. Sofern der Eingangs-Stromanschluss einen Neutralleiter-Eingangskontakt bzw. einen Schutzleiter-Eingangskontakt aufweist, umfasst der Ausgangs-Stromanschluss weiterhin einen Neutralleiter- Ausgangskontakt und/oder einen Schutzleiter-Ausgangskontakt.

Besonders bevorzugt ist der Ausgangs-Stromanschluss als eine Zwischenmodul- Steckdose zum Einstecken eines Steckers ausgebildet, insbesondere wobei die Ausgangskontakte des Ausgangs-Stromanschlusses jeweils als eine Einsteckbuchse ausgebildet sind. Der Verbraucher kann dann besonders einfach angeschlossen werden. Vorzugsweise ist das Zwischenmodul dazu eingerichtet, wenigstens einen Parameter eines elektrischen Stroms zu messen, der im Betrieb von dem Stromnetz durch das Zwischenmodul zu dem Verbraucher fließt. Dies erlaubt eine präzise Ermittlung der Betriebsdaten. Zu messende Parameter können insbesondere sein: Stromstärke, Spannung, Phasenverschiebung, Lastspitzen, Oberschwingungen.

Je nach Parameter kann die Messung für jedes Paar von Außenleiter- Eingangskontakt und zugeordnetem Außenleiter-Ausgangskontakt separat oder für alle Paare von Außenleiter-Eingangskontakt und zugeordnetem Außenleiter- Ausgangskontakt gemeinsam erfolgen.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Zwischenmodul dazu eingerichtet ist, die Betriebsdaten zeitaufgelöst zu ermitteln, und dass die Information über die ermittelten Betriebsdaten Zeitinformationen umfassen. Mit anderen Worten werden die Informationen über die Betriebsdaten von dem Zwischenmodul mit Zeitstempeln versehen. Dadurch werden zusätzliche Möglichkeiten der Analyse und Steuerung eröffnet.

Das Zwischenmodul kann dazu eingerichtet sein, über den Eingangs- Stromanschluss Befehle aus dem Stromnetz entgegenzunehmen. Die Befehle können beispielsweise angeben, wie die Informationen über die Betriebsdaten von dem Zwischenmodul ermittelt werden sollen und/oder welche Informationen vom Zwischenmodul ins Stromnetz übertragen werden sollen. Die Befehle können auch dazu dienen, den Verbraucher zu steuern, beispielsweise abzuschalten oder in einen andern Betriebsmodus umzuschalten.

Das Zwischenmodul kann eine LAN- und/oder WLAN-Schnittstelle aufweisen. Eine solche Schnittstelle ist insbesondere zur Konfiguration des Zwischenmoduls oder zum Anschließen von Zusatzgeräten, z.B. einer Kamera oder einer Lichtschranke, nützlich.

Bevorzugt weist das Zwischenmodul einen Anschluss, vorzugsweise eine USB- Schnittstelle, für eine Kamera, auf und ist dazu eingerichtet, ein von der Kamera empfangenes Bild in das Stromnetz zu übertragen. Über das von der Kamera aufgenommene Bild kann der an das Zwischen mod ul angeschlossene Verbraucher identifiziert werden. Zudem kann die Übertragung des Bildes eine optische Fernüberwachung einer Umgebung des Zwischenmoduls ermöglichen.

In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen kann das Zwischenmodul folgendes je einzeln oder in beliebigen Kombinationen umfassen:

- einen oder mehrere analoge Eingänge (z.B. 0-10 V, 4-20 mA),

- einen oder mehrere digitale Eingänge (z.B. 24 V),

- einen oder mehrere Schaltausgänge (z.B. 24 V oder 230 V),

- eine oder mehrere USB-Schnittstellen, z.B. zum Anschließen einer Kamera, insbesondere einer Webcam,

- einen Temperatursensor und/oder einen Feuchtigkeitssensor.

Das Zwischenmodul ist dann grundsätzlich dazu eingerichtet, über den Eingang bzw. die Eingänge bzw. die Schnittstelle(n) empfangene oder von dem Sensor bzw. den Sensoren gemessene Daten über den Eingangs-Stromanschluss in das Stromnetz zu übertragen. Der Temperatursensor und/oder der Feuchtigkeitssensor können Informationen für eine Einrichtung zur Klimatisierung der Umgebung des Verbrauchers liefern, so dass diese ggf. nachgeregelt werden kann.

Erfindungsgemäße Empfängermodule

In den Rahmen der Erfindung fällt auch ein Empfängermodul zum Empfangen von Informationen über Betriebsdaten eines Verbrauchers aus einem Stromnetz, mit einem Empfänger-Stromanschluss zum Anschließen des Empfängermoduls an das Stromnetz, und mit einer Verarbeitungseinrichtung, die in direktem elektrischem Kontakt mit dem Empfänger-Stromanschluss steht, und die dazu eingerichtet ist, über den Empfänger-Stromanschluss die Informationen über die Betriebsdaten aus dem Stromnetz zu empfangen und die Informationen über die Betriebsdaten zu speichern und/oder auszuwerten. Das Empfängermodul kann über den Empfänger-Stromanschluss an ein Stromnetz angeschlossen werden, insbesondere an ein Stromnetz, an das auch ein oder mehrere erfindungsgemäße Zwi- schenmodule angeschlossen sind. Der Empfänger-Stromanschluss kann für einen einphasigen oder mehrphasigen, insbesondere dreiphasigen, Anschluss an einen oder mehrere, insbesondere alle, Außenleiter des Stromnetzes ausgebildet sein. Wenn die Verarbeitungseinrichtung zur Auswertung der Informationen eingerichtet ist, ist sie vorzugsweise auch zum Speichern des Auswertungsergebnisses eingerichtet. Das Speichern im Zwischenmodul erlaubt eine zeitverzögerte oder gesammelte Übermittlung an eine externe Stelle oder ein gelegentliches Auslesen mittels eines Lesegeräts. Die Verarbeitungseinrichtung kann weiterhin dazu eingerichtet sein, die Informationen über die Betriebsdaten weiterzuleiten, etwa mittels LAN, WLAN und/oder Mobilfunk, z.B. GSM-Netz. Wenn die Informationen nur in dem Empfängermodul gespeichert werden und nicht nach außen übermittelt werden, kann einem unbefugten Zugriff auf diese Informationen wirksam vorgebeugt werden.

Bevorzugt ist das Empfängermodul dazu eingerichtet, Nachrichten betreffend die Informationen über die Betriebsdaten an ein Mobilgerät eines Benutzers zu senden. Dies erleichtert einem Benutzer die Überwachung des Verbrauchers. Dazu kann das Empfängermodul eine Kommunikationseinrichtung, beispielsweise einen Chatbot, aufweisen.

Besonders bevorzugt ist das Empfängermodul dazu eingerichtet, Befehle entgegenzunehmen, insbesondere von einem Mobilgerät eines Benutzers, und diese Befehle über den Empfänger-Stromanschluss in das Stromnetz zu übermitteln. Dies ermöglicht einem Benutzer ein an das Stromnetz angeschlossenes Zwischenmodul oder einen über das Zwischenmodul angeschlossenen Verbraucher zu steuern. Dazu kann das Empfängermodul eine Kommunikationseinrichtung, beispielsweise einen Chatbot, aufweisen.

Erfindungsgemäße Überwachungssysteme

Ebenfalls in den Rahmen der Erfindung fällt ein Überwachungssystem zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers, umfassend

- ein Stromnetz mit drei Außenleitern,

- ein erfindungsgemäßes Zwischenmodul, über welches der Verbraucher an das Stromnetz anschließbar ist,

- ein Empfängermodul zum Empfangen von Informationen über Betriebsdaten des Verbrauchers aus dem Stromnetz,

wobei das Empfängermodul einen Empfänger-Stromanschluss zum Anschließen des Empfängermoduls an das Stromnetz, und eine Verarbeitungseinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, über den Empfänger-Stromanschluss die Informationen über die Betriebsdaten aus dem Stromnetz zu empfangen. Das Überwachungssystem ermöglicht die Überwachung und ggf. Steuerung eines Verbrauchers an einem dreiphasigen Stromnetz. Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Zwischenmoduls werden in dem Überwachungssystem nutzbar gemacht. Das Stromnetz umfasst typischerweise auch einen Neutralleiter und/oder einen Schutzleiter. Der Verbraucher ist typischerweise auf eine Versorgung mit dreiphasigem Drehstrom (Starkstrom) angewiesen; er kann eine Fertigungsmaschine sein. Das Überwachungssystem kann den Verbraucher umfassen. Der Verbraucher kann ortsveränderlich sein, d.h. an verschiedenen Orten an das Stromnetz anschließbar sein. Vorzugsweise ist das Empfängermodul ein erfindungsgemäßes Empfängermodul, so dass auch dessen spezifische Vorteile ausgenutzt werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Stromnetz weiterhin einen Neutralleiter umfasst, dass der Empfänger-Stromanschluss des Empfängermoduls einen, insbesondere genau einen, Empfänger-Außenleiterkontakt zum Verbinden des Empfängermoduls mit einem der Außenleiter des Stromnetzes und einen Empfänger-Neutralleiterkontakt zum Verbinden des Empfängermoduls mit dem Neutralleiter des Stromnetzes aufweist. Dies vereinfacht das Anschließen des Empfängermoduls an das Stromnetz.

Das Überwachungssystem kann weiterhin einen Phasenkoppler umfassen, der dazu eingerichtet ist, Informationen die in einem der Außenleiter des Stromnetzes übertragen werden, auf alle anderen Außenleiter des Stromnetzes weiterzuleiten. Dies ist insbesondere nützlich, wenn das Zwischenmodul dazu eingerichtet ist, die Informationen über die Betriebsdaten nur über einen der Außenleiter- Eingangskontakte zu übertragen. Erfindungsgemäßes Inbetriebnahmeverfahren

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines erfindungsge- mäßen Zwischenmoduls mit einem Anschluss für eine Kamera mit den Schritten a) Anschließen des Zwischenmoduls an ein Stromnetz mit drei Außenleitern, b) Anschließen eines elektrischen Verbrauchers an das Zwischenmodul, c) Anschließen einer Kamera an das Zwischenmodul,

d) Aufnehmen eines Bildes des Verbrauchers mit der Kamera,

e) Übertragen des Bildes in das Stromnetz vermittels des Zwischenmoduls, f) Abgleichen des Bildes mit weiteren Bildern bekannter Verbrauchertypen, um den Verbraucher zu identifizieren,

g) Speichern der Zuordnung des Zwischenmoduls und des erkannten Verbrauchertyps.

Dieses Verfahren vereinfacht das sog. Pairing, d.h. das Zuordnen des Zwischenmoduls zu dem Verbraucher. Schritt b) muss nicht unmittelbar nach Schritt a) ausgeführt werden. Die Schritte c) und d) können auch in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Für die Schritte f) und g) kann eine Datenbank vorgesehen sein, beispielsweise in einem Empfängermodul, das an das Stromnetz angeschlossen ist, oder in einem Server oder einer Cloudanwendung.

Erfindungsgemäße Verwendungen eines Zwischenmoduls

In den Rahmen der Erfindung fällt auch eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Zwischenmoduls zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers, wobei der Verbraucher über das Zwischenmodul an ein Stromnetz mit drei Außenleitem angeschlossen ist, insbesondere wobei der Verbraucher eine Fertigungsmaschine ist. Diese Verwendung des erfind ungsgemäßen Zwischenmoduls ermöglicht es auf einfache Weise, einen Verbraucher an einem dreiphasigen Stromnetz, d.h. einen Verbraucher mit Starkstromanschluss, zu überwachen. Das Stromnetz ist typischerweise ein Stromnetz eines Fertigungsbetriebs, an das mehrere Fertigungsmaschinen angeschlossen sind, wobei vorzugsweise jede der Fertigungs- maschinen über ein erfindungsgemäßes Zwischenmodul an das Stromnetz angeschlossen ist. Der Verbraucher hat typischerweise eine maximale elektrische Leistungsaufnahme von wenigstens 3 kW, vorzugsweise wenigstens 5 kW. Die Fertigungsmaschine kann insbesondere eine Werkzeugmaschine, ein elektrisches Handwerkzeug, eine Spritzgießmaschine, eine Blechbearbeitungsmaschine, eine Schweißanlage oder eine Lackieranlage sein.

Vorzugsweise ist auch ein Empfängermodul mit einem Empfänger- Stromanschluss des Empfängermoduls an das Stromnetz angeschlossen. Bevorzugt weist das Empfängermodul eine Verarbeitungseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, über den Empfänger-Stromanschluss die Informationen über die Betriebsdaten aus dem Stromnetz zu empfangen. Besonders bevorzugt ist das Empfängermodul ein erfindungsgemäßes Empfängermodul.

Erfindungsgemäßes Überwachungsverfahren

Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers an einem Stromnetz mit drei Außenleitern, mit den Schritten a) Verbinden des Verbrauchers über ein erfindungsgemäßes Zwischenmodul mit dem Stromnetz,

b) Verbinden eines Empfängermoduls mit dem Stromnetz,

c) Ermitteln von Betriebsdaten des Verbrauchers in dem Zwischenmodul und

Übertragen von Informationen über die ermittelten Betriebsdaten über den Eingangs-Stromanschluss des Zwischenmoduls in das Stromnetz,

d) Empfangen der Informationen über die Betriebsdaten aus dem Stromnetz in dem Empfängermodul,

und vorzugsweise mit dem Schritt

e) Speichern und/oder Auswerten der Informationen über die Betriebsdaten in dem Empfängermodul.

Dieses Verfahren bietet eine einfache und flexible Möglichkeit den Betrieb eines Verbrauchers, der an ein dreiphasiges Stromnetz angeschlossen wird, zu überwachen, ohne dass es an dem Verbraucher und in dem Stromnetz fest installierter Überwachungseinrichtungen bedarf. Insbesondere kann mit dem erfindungsge- mäßen Verfahren eine Überwachung von Fertigungsmaschinen in nicht oder nur zu einem geringen Grad digitalisierten Fertigungsbetrieben durchgeführt werden.

Erfindungsgemäß können in Schritt a) mehrere Verbraucher über je ein Zwischenmodul mit dem Stromnetz verbunden werden. Es ist typischerweise nur ein gemeinsames Empfängermodul vorgesehen, das die jeweiligen Informationen über die Betriebsdaten von jedem Zwischenmodul empfängt.

Die Schritte a) und b) können in der angegebenen oder umgekehrten Reihenfolge oder auch gleichzeitig durchgeführt werden.

Bevorzugt weist das Empfängermodul eine Verarbeitungseinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, über den Empfänger-Stromanschluss die Informationen über die Betriebsdaten aus dem Stromnetz zu empfangen. Besonders bevorzugt ist das Empfängermodul ein erfindungsgemäßes Empfängermodul.

Die Betriebsdaten werden in Schritt c) typischerweise kontinuierlich ermittelt. Die Informationen über die ermittelten Betriebsdaten können kontinuierlich oder in gewissen Zeitabständen, insbesondere über einen Zeitraum gesammelt, in das Stromnetz übertragen werden.

Beim Ermitteln von Betriebsdaten in Schritt c) kann eine Strom-, Spannungs-, Leistungs- und/oder Energiekennlinie des Verbrauchers mit einem Betriebszustand des Verbrauchers verknüpft werden. Mit andern Worten wird aus einer gemessenen Strom-, Spannungs-, Leistungs- und/oder Energieaufnahme des Verbrauchers anhand vorbekannter Muster für diesen Verbraucher oder Verbrauchertyp auf einen Betriebszustand des Verbrauchers geschlossen. Das Vorliegen eines bestimmten Betriebszustandes zählt hier zu den zu ermittelten Betriebsdaten. Informationen über diesen Betriebszustand werden sodann in das Stromnetz übertragen. Die Betriebszustände können vorzugsweise aus der Ferne überwacht, erkannt und/oder aufgezeichnet werden. Insbesondere können das Empfängermodul und das Zwischenmodul entfernt voneinander mit dem Stromnetz verbunden werden. Das Ermiteln von Betriebsdaten in Schrit c) umfasst insbesondere, festzustellen, ob der Verbraucher aktiv ist, d.h. arbeitet, oder ob er nicht aktiv ist, d.h. nicht arbeitet. Für den Falle einer Fertigungsmaschine bedeutet dies, dass insbesondere festgestellt wird, ob die Fertigungsmaschine produktiv ist, d.h. ein Bauteil fertigt oder bearbeitet, oder ob sie nicht produktiv ist, d.h. keine Bearbeitungs- oder Fertigungsoperationen durchführt.

Vorzugsweise kann beim Ermiteln der Betriebsdaten in Schrit c) zwischen weiteren Betriebszuständen unterschieden werden. Insbesondere können folgende Betriebszustände des Verbrauchers unterschieden werden:

- Aus (keine Stromaufnahme),

- Stand by (Ruhestrom),

- Start-up (charakteristisches Stromlastprofil beim Einschalten),

- Warm-up (charakteristisches Stromlastprofil beim Aufwärmen),

- Ready (Betriebsbereiter Verbraucher),

- Process (Verbraucher ist aktiv),

- Shut-Down (Maschine wird heruntergefahren und ausgeschaltet).

Diese Betriebszustände können insbesondere durch ihre unterschiedlichen, charakteristischen Verläufe der Strom- bzw. Leistungsaufnahme des Verbrauchers unterschieden werden. Die Informationen über die ermitelten Betriebsdaten können sich darauf beschränken, den identifizierten Betriebszustand zu bezeichnen.

Wenn der Verbraucher eine Fertigungsmaschine ist, die unterschiedliche Ferti- gungs- oder Bearbeitungsoperationen durchführen kann, kann im Rahmen des Betriebszustandes„Process“ eine weitere Feinunterscheidung durchgeführt werden, dahingehend dass ermitelt wird, welche dieser Operationen durchgeführt wird und/oder welche Parameter dabei vorliegen. Beispielsweise ist es möglich festzustellen, ob eine Fertigungsoperation sich in einem fortschreitenden Stadium befindet oder ihr Ziel erreicht hat, wobei die Maschine weiter läuft. So kann etwa festgestellt werden, ob eine Sagemaschine noch im Eingriff ist (z.B. große Leistungsaufnahme), oder ob ein Bauteil durchgesägt wurde (Abfall der Leistungsaufnahme). Entsprechend kann beispielsweise festgestellt werden, ob ein Bauteil aus Aluminium (z.B. kleinere Leistungsaufnahme) oder aus Stahl (größere Leistungsaufnahme) bearbeitet wird. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung

Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zwi- schenmoduls;

Fig. 2a eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Empfängermoduls mit drei Empfänger-Außenleiterkontakten, einem Empfänger-Neutralleiterkontakt und einem Empfänger- Schutzleiterkontakt;

Fig. 2b eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Emp- fängermoduls mit nur einem Empfänger-Außenleiterkontakt und einem Empfänger-Neutralleiterkontakt;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems mit einem Stromnetz, mit zwei erfindungsgemäßen Zwischenmodulen, über die jeweils ein Verbraucher an das Stromnetz angeschlossen ist, und mit einem erfindungsgemäßen Empfängermodul;

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur

Überwachung eines elektrischen Verbrauchers an einem Stromnetz mit drei Außenleitern; und Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Inbetriebnahme eines erfindungsgemäßen Zwischenmoduls mit einem Anschluss für eine Kamera.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Zwischenmodul 10 in einer stark schematisierten Darstellung. Das Zwischenmodul 10 weist einen Eingangs-Stromanschluss 12 auf. Der Eingangs-Stromanschluss 12 ist hier als ein Zwischenmodul-Stecker 14 ausgebildet. Der Eingangs-Stromanschluss 12 umfasst drei Außenleiter- Eingangskontakte 16a, 16b, 16c. Ferner umfasst der Eingangs-Stromanschluss 12 einen Neutralleiter-Eingangskontakt 18 und einen Schutzleiter-Eingangskontakt 20. Die Eingangskontakte 16a-c, 18, 20 des Eingangs-Stromanschlusses 12 sind hier jeweils als ein Steckerstift 22a-e des Zwischenmodul-Steckers 14 ausgebildet. Der Zwischenmodul-Stecker 14 kann in eine Netz-Steckdose eines Stromnetzes eingesteckt werden, so dass die Eingangskontakte 16a-c, 18, 20 des Eingangs- Stromanschlusses 12 mit je einem Außenleiter bzw. Neutralleiter bzw. Schutzleiter des Stromnetzes elektrisch verbunden werden. Der Zwischenmodul-Stecker kann gemäß IEC 60309, insbesondere gemäß einer in der IEC 60309-2:1999 +

A1 :2005, modifiziert + A2:2012; deutsche Fassung EN 60309-2:1999 + A1 :2007 + A2:2012 gezeigten Ausgestaltungen, gestaltet sein.

Das Zwischenmodul 10 weist auch einen Ausgangs-Stromanschluss 24 auf. Der Ausgangs-Stromanschluss 24 umfasst drei Außenleiter-Ausgangskontakte 26a, 26b, 26c sowie einen Neutralleiter-Ausgangskontakt 28 und einen Schutzleiter- Ausgangskontakt 30. Der Ausgangs-Stromanschluss 24 ist hier als eine Zwi- schenmodul-Steckdose 32 ausgebildet, wobei die Ausgangskontakte 26a-c, 28, 30 jeweils als eine Einsteckbuchse 34a-e gestaltet sind. Die Zwischenmodul- Steckdose 32 kann als eine CEE-Starkstrom-Steckdose ausgeführt sein. Diese Rundsteckvorrichtung wurde ursprünglich von der CEE (Commission internationale de reglementation en vue de l’approbation de G equipement electrique) entworfen. Die Normierung der I ndustriesteckertypen wurde in der CEE 17 in den 1960er-Jahren durchgeführt, die 1968 im Vereinigten Königreich als BS 4343 übernommen und später zur IEC 60309 wurde. Daher kommt auch die aus der englischen„CEE-form plug“ entlehnte Bezeichnung als CEE-Steckverbinder. In die Zwischenmodul-Steckdose 32 kann ein Anschlussstecker eines elektrischen

Verbrauchers eingesteckt werden. Die Außenleiter-Ausgangskontakte 26a-c sind jeweils mit einem zugeordneten Außenleiter-Eingangskontakt 16a-c elektrisch verbunden. Entsprechend ist der Neutralleiter-Ausgangskontakt 28 mit dem Neutralleiter-Eingangskontakt 18 und der Schutzleiter-Ausgangskontakt 30 mit dem Schutzleiter-Eingangskontakt 20 elektrisch verbunden.

Das Zwischenmodul 10 ist dazu eingerichtet, Betriebsdaten eines Verbrauchers, der an das Zwischenmodul 10 angeschlossen ist, zu ermitteln und Informationen über die ermittelten Betriebsdaten in das Stromnetz, an das das Zwischenmodul 10 angeschlossen ist, zu übertragen. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Zwischenmodul 10 hierzu eine Überwachungseinrichtung 36. Die Überwachungseinrichtung 36 kann auch zur Ausführung von weiteren Überwachungs-, Kontroll- und Steuerungsaufgaben des Zwischenmoduls 10 dienen. Die Überwachungseinrichtung 36 umfasst hier einen Mikro-Prozessor 37a, eine Speichereinheit 37b und eine elektronische Uhr 37c. Zur Übertragung der Informationen über die Betriebsdaten in das Stromnetz ist in der Überwachungseinrichtung 36 ein OFDM-Verfahren implementiert.

Die Überwachungseinrichtung 36 steht in elektrischem Kontakt mit dem Eingangs- Stromanschluss 12 und dem Ausgangsstromanschluss 24 des Zwischenmoduls 10. Die Überwachungseinrichtung 36 kann insbesondere einen von einem der Eingangskontakte 16a-c, 18, 20 zu dem zugeordneten Ausgangskontakt 26a-c,

28, 30 fließenden Strom messen und/oder eine zwischen den Eingangskontakten 16a-c, 18, 20 bzw. den Ausgangskontakten 26a-c, 28, 30 anliegende Spannung messen. Die Messung erfolgt hier zeitlich aufgelöst. Die in das Stromnetz zu übertragenden Informationen über die Betriebsdaten werden mit entsprechenden Zeitinformationen versehen.

Die Überwachungseinrichtung 36 kann dazu eingerichtet werden, die Informationen über die Betriebsdaten nur über genau einen der Außenleiter- Eingangskontakte 26a-c oder über alle drei Außenleiter-Eingangskontakte 26a-c gemeinsam in das Stromnetz zu übertragen. Eine entsprechende Einstellung kann durch einen Befehl, der dem Zwischenmodul 10 über das Stromnetz übermittelt wird, vorgenommen werden.

Über das Stromnetz können dem Zwischenmodul 10 auch weitere Befehle übermittelt werden, beispielsweise zum Unterbrechen oder Aufnehmen der Versorgung des Verbrauchers mit elektrischer Energie. Die Überwachungseinrichtung 36 kann dazu einen nicht näher dargestellten Unterbrechungsschalter zwischen den Ein- gangskontakten 16a-c, 18, 20 und den Ausgangskontakten 26a-c, 28, 30 öffnen bzw. schließen.

Das Zwischenmodul 10 weist in der dargestellten Ausführungsform ferner eine WLAN-Schnittstelle 38, eine LAN-Schnittstelle 40, eine USB-Schnittstelle 42 und einen Anschluss 44 für eine Kamera auf. Der Anschluss 44 kann als eine (weitere) USB-Schnittstelle ausgeführt sein. Die WLAN-Schnittstelle 38 und die LAN- Schnittstelle 40 können insbesondere für Wartungs- und Diagnosezwecke eingesetzt werden, etwa zur Aktualisierung einer Firmware des Zwischenmoduls 10. Gleiches gilt für die USB-Schnittstelle 42. Diese kann weiterhin zum Anschließen von elektronischen Hilfsgeräten an das Zwischenmodul 10 verwendet werden, etwa von Sensoren für Umgebungsbedingungen. Mittels des Anschlusses 44 für die Kamera können von der Kamera aufgenommene Bilder auf das Zwischenmodul 10 übertragen werden.

Fig. 2a zeigt in stark schematisierter Weise eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Empfängermoduls 50. Das Empfängermodul 50 weist einen Empfänger-Stromanschluss 52 auf, mit dem das Empfängermodul 50 an ein Stromnetz angeschlossen werden kann. Der Empfänger-Stromanschluss 52 umfasst hier drei Empfänger-Außenleiterkontakte 54a-c, einen Empfänger- Neutralleiterkontakt 56 und einen Empfänger-Schutzleiterkontakt 58. Der Empfänger-Stromanschluss 52 kann ebenfalls als ein Starkstrom-Stecker gemäß IEC- 60309 gestaltet sein.

Das Empfängermodul 50 weist eine Verarbeitungseinrichtung 60 auf. Die Verarbeitungseinrichtung 60 steht in direktem elektrischem Kontakt mit dem Empfänger- Stromanschluss 52. Mit anderen Worten ist die Verarbeitungseinrichtung 60 unmit- telbar elektrisch leitend mit dem Empfänger-Stromanschluss 52 verbunden. Die Verarbeitungseinrichtung 60 dient zum Empfangen von Informationen über Betriebsdaten eines Verbrauchers aus dem Stromnetz, an das das Empfängermodul 50 angeschlossen ist. Das Empfängermodul 50 kann die Informationen über die Betriebsdaten des Verbrauchers über alle drei Empfänger-Außenleiterkontakte 54a-c empfangen. Die Verarbeitungseinrichtung 60 speichert diese Informationen. Die Verarbeitungseinrichtung 60 kann die Informationen auch auswerten und ggf. ein Ergebnis der Verarbeitung speichern. Die Verarbeitungseinrichtung 60 weist hierzu einen Mikro-Prozessor 62 und eine Speichereinheit 64 auf.

Die Verarbeitungseinrichtung 60 kann die empfangenen und gespeicherten Informationen bzw. Auswertungsergebnisse weiterleiten, beispielsweise an einen Server oder ein Mobiltelefon oder einen Laptop. Die Verarbeitungseinheit 60 weist hierzu einen Mobilfunkadapter 66, einen WLAN-Adapter 68, und einen LAN- Adapter 70 (Ethernet-Schnittstelle)auf.

Das Empfängermodul 60 ist ferner dazu eingerichtet, Nachrichten betreffend die Informationen über die Betriebsdaten an ein Mobilgerät eines Benutzers zu senden. Die Verarbeitungseinrichtung 60 weist hierzu einen Chatbot 72 auf, welcher die Nachrichten über den Mobilfunkadapter 66 oder den WLAN-Adapter 68 versendet.

Weiterhin ist die Verarbeitungseinheit 60 dazu eingerichtet, Befehle entgegenzunehmen und diese über den Empfänger-Stromanschluss 52 in das Stromnetz zu übertragen. Zur Entgegennahme der Befehle dient ebenfalls der Chatbot 72, welchem die Befehle über den Mobilfunkadapter 66 oder den WLAN-Adapter 68 in Form von Textnachrichten zugeführt werden können. Die Befehle werden von dem Empfängermodul 50 über den Empfänger-Stromanschluss 52 in das Stromnetz übermittelt, wo sie beispielsweise von einem erfindungsgemäßen Zwischenmodul empfangen werden. Vor der Übermittlung in das Stromnetz kann die Verarbeitungseinrichtung 60 die Befehle für das Zwischenmodul aufbereiten.

Fig. 2b zeigt in stark schematisierter Weise eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Empfängermoduls 50. Das Empfängermodul 50 weist einen Empfänger-Stromanschluss 52 auf, mit dem das Empfängermodul 50 an ein Stromnetz angeschlossen werden kann. Der Empfänger-Stromanschluss 52 umfasst hier genau einen Empfänger-Außenleiterkontakt 54 und einen Empfänger- Neutralleiterkontakt 56. Das Empfängermodul 50 in der zweiten Ausführungsfomn kann somit an eine einphasige Steckdose des Stromnetzes angeschlossen werden. In Aufbau und Funktion entspricht das Empfängermodul 50 in der zweiten Ausführungsform ansonsten der ersten Ausführungsform des Empfängermoduls gemäß Fig. 2a.

Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Überwachungssystem 80 in einer stark schematisierten Darstellung. Das Überwachungssystem 80 umfasst ein Stromnetz 82 mit drei Außenleitem 84a, 84b, 84c, einem Neutralleiter 86 und einem Schutzleiter 88. Das Stromnetz 82 umfasst ferner mehrere Netz-Steckdosen 90a, 90b, 90c, die jeweils mit allen Leitern 84a-c, 86, 88 des Stromnetzes 82 elektrisch verbunden sind. Die Netz-Steckdosen 90a-c sind hier jeweils als CEE-Starkstrom-Steckdosen ausgeführt.

Weiter weist das Überwachungssystem 80 zwei erfindungsgemäße Zwischenmo- dule 10 auf. Über die Zwischenmodule 10 sind zwei elektrische Verbraucher 92a, 92b an das Stromnetz 82 angeschlossen. Der Verbraucher 92a ist hier eine Fräsmaschine; der Verbraucher 92b ist hier ein Schweißroboter. Die Zwischenmodule 10 entsprechen in Aufbau und Funktion dem Zwischenmodul von Fig. 1. Die Verbraucher 92a, 92b weisen jeweils einen Verbraucher-Stromanschluss 94 mit drei Außenleiter-Eingängen 96a, 96b, 96c, einem Neutralleiter-Eingang 98 und einem Schutzleiter-Eingang 100 auf. Es versteht sich, dass die Verbraucher- Stromanschlüsse 94 in der Praxis nicht unmittelbar an einem Gehäuse der Verbraucher 92a, 92b ausgebildet sind, sondern üblicherweise jeweils über ein Kabel mit den Verbrauchern 92a, 92b verbunden sind.

Das Überwachungssystem 80 umfasst weiterhin ein erfindungsgemäßes Empfängermodul 50, welches über die Netz-Steckdose 90c an das Stromnetz 82 angeschlossen ist. Das Empfängermodul 50 entspricht hier der Ausführungsform gemäß Fig. 2a. In einer nicht dargestellten, alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überwachungssystems kann das Empfängermodul der Ausführungsform gemäß Fig. 2b entsprechen und über eine einphasige Steckdose (Schuko-Steckdose) des Stromnetzes mit nur einem der Außenleiter des Stromnetzes und dem Neutralleiter des Stromnetzes verbunden sein.

Beim Betrieb der Verbraucher 92a, 92b ermitteln die Zwischenmoduie 10 jeweils Betriebsdaten ihres Verbrauchers 92a, 92b und übertragen Informationen zu diesen Betriebsdaten über ihren jeweiligen Eingangs-Stromanschluss 12 in das Stromnetz 82. Für die Übertragung fügen die Zwischenmoduie 10 den Informationen über die Betriebsdaten jeweils Individualisierungsmerkmale hinzu. Dadurch können die Informationen über die Betriebsdaten später einem der Zwischenmoduie 10 und dem an ihm angeschlossenen Verbraucher 92a, 92b zugeordnet werden.

Das Empfängermodul 50 empfängt die Informationen über die Betriebsdaten und die Individualisierungsmerkmale aus dem Stromnetz 82 und speichert sie. Bei Bedarf wertet das Empfängermodul 50 die Informationen aus und kann auch ein Auswertungsergebnis speichern. Zur weiteren Analyse und Archivierung sendet das Empfängermodul 50 die Informationen über die Betriebsdaten und ggf. die Auswertungsergebnisse an eine übergeordnete Instanz 102. Die übergeordnete Instanz 102 ist hier ein Cloud-Speicher, mit dem das Empfängermodul 50 über seinen WLAN-Adapter 68 kommuniziert.

Fig. 4 zeigt einen Ablaufpian eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen eines elektrischen Verbrauchers an einem Stromnetz mit drei Außenleitern. Das Verfahren kann beispielsweise mit dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem 80 gemäß Fig. 3 durchgeführt werden.

In einem Schritt 200 wird der Verbraucher über ein erfindungsgemäßes Zwischenmodul an das Stromnetz angeschiossen. Der Schritt 200 umfasst das Verbinden 200a des Zwischenmoduls mit dem Stromnetz und das Verbinden 200b des Verbrauchers mit dem Zwischenmodul. Weiterhin wird in einem Schritt 202 ein, vorzugsweise erfindungsgemäßes, Empfängermodul mit dem Stromnetz verbunden.

Sodann kann der Verbraucher an dem Stromnetz betrieben werden. In einem Schritt 204 werden in dem Zwischenmodul Betriebsdaten des Verbrauchers ermittelt und es werden in einem Schritt 206 Informationen über die ermittelten Betriebsdaten über den Eingangs-Stromanschluss des Zwischenmoduls in das Stromnetz übertragen. Diese Informationen werden in einem Schritt 208 von dem Empfängermodul aus dem Stromnetz empfangen. Schließlich können die Informationen über die Betriebsdaten in einem Schritt 210 in dem Empfängermodul gespeichert werden und/oder in einem Schritt 212 in dem Empfängermodul ausgewertet werden.

Fig. 5 zeigt ein Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Inbetriebnahme eines erfindungsgemäßen Zwischenmoduls mit einem Anschluss für eine Kamera.

In einem Schritt 300 wird das Zwischenmodul an ein Stromnetz mit drei Außenleitern angeschlossen. In einem Schritt 302 wird ein Verbraucher an das Zwischenmodul angeschlossen. In einem Schritt 304 wird eine Kamera an das Zwischen- modul angeschlossen. In einem Schritt 306 wird ein Bild des Verbrauchers mit der Kamera aufgenommen. Dieses Bild wird sodann in einem Schritt 308 vermittels des Zwischenmoduls in das Stromnetz übertragen. Daraufhin erfolgt in einem Schritt 310 ein Abgleichen des Bildes mit weiteren Bildern bekannter Verbrauchertypen, um den Verbraucher zu identifizieren. Der Schritt 310 kann in einem erfindungsgemäßen Empfängermodul oder in einer übergeordneten Instanz durchgeführt werden. In letzterem Fall kann das Bild der übergeordneten Instanz von dem Empfängermodul übermittelt werden. Schließlich wird in einem Schritt 312 die Zuordnung des Zwischenmoduis und des erkannten Verbrauchertyps gespeichert. Das Speichern kann in der übergeordneten Instanz und/oder einem Empfängermodul und/oder dem Zwischenmodul erfolgen.