Steuergerät sowie Verfahren zum Betrieb eines solchen

Steuergeräts

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät für einen elektrischen Verbraucher, wobei das Steuergerät als Einschub ^¬ modul zum Einschub in einen Einschubschacht, z.B. einer Anla ^¬ ge oder eines Geräts, ausgeführt ist und wobei dem Einschub- schacht je nach Auslegung eine oder keine Speichereinrichtung zum Speichern von Konfigurationsdaten und/oder Betriebsparametern des Steuergerätes bzw. des elektrischen Verbrauchers zugeordnet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein zu ^¬ gehöriges Verfahren zum Betrieb eines solchen Steuergeräts.

Aus dem Stand der Technik sind Schaltanlagen in Einschubtechnik bekannt. Diese weisen für die einzelnen Abgänge Einschübe (Einschubmodule) auf, welche die entsprechenden Schutz- und Steuergeräte für angeschlossene Verbraucher enthalten. Diese Schutz- und Steuergeräte sind zunehmend in einem parametrier- baren („intelligenten") Gerät integriert, welches zugleich eine Kommunikationsschnittstelle zu einem übergeordneten Steuerungssystem aufweist. Die Geräte kommunizieren über ein Feldbus-System, wie beispielsweise PROFIBUS, oder ein ande- res, vorzugsweise nach dem Industrial Ethernet-Standard ar ^¬ beitenden Kommunikationsnetzwerk, wie beispielsweise PROFINET, und werden innerhalb dieses Systems bzw. Netzwerkes über eine eineindeutige Adresse identifiziert. Diese Kommunikati ^¬ onsadresse wird in Form eines Parameters, z.B. mit Hilfe ei- ner Software direkt in dem Gerät eingestellt.

Die Parameter und somit auch die Adresse werden im Gerät selbst gespeichert. Hierzu dient entweder eine austauschbare Speichereinrichtung, die als Ladespeicher zusätzlich zu dem eigentlichen Gerätespeicher vorgesehen ist, beispielsweise in Form eines Speicherbausteins, einer Speicherkarte od.dgl., oder aber die Parametrisierung des Gerätes erfolgt über eine Software bzw. mit Hilfe eines so genannten Adressiersteckers. Die Parameter werden dann während des Anlaufs des Gerätes von dem Adressierstecker oder der Speichereinrichtung automatisch übernommen . Die noch unveröffentlichte deutsche Patentanmeldung

10 2010 032 033.1 offenbart ein Steuergerät einer elektri ^¬ schen Niederspannungs-Schaltanlage. Wird das als Einschubmo ^¬ dul ausgeführte Steuergerät in den Einschubschacht eingescho ^¬ ben, werden automatisch beim Kontaktieren die in der Spei- chereinrichtung abgespeicherten Konfigurationsdaten und/oder Betriebsparameter des Steuergerätes bzw. des elektrischen Verbrauchers in das Steuergerät eingelesen. Damit wird si ^¬ chergestellt, dass ein Einschubmodul bzw. das zugehörige Steuergerät, das z.B. ein Motor-Management-System sein kann, immer automatisch die für diesen Einschubschacht vorgesehene Busadresse und Parameterdaten bekommt.

Es muss dafür gesorgt werden, dass die Speichereinrichtung beim Einschalten immer eingelesen wird. Sollte ein Fehler in der Speichereinrichtung oder in der Verbindung zwischen der

Speichereinrichtung und dem Steuergerät vorliegen, und können die Daten nicht eingelesen werden, muss das Steuergerät eine Störung auslösen, z.B. „Speichereinrichtung nicht vorhanden", und darf nicht anlaufen.

Allerdings soll diese beschriebene Funktion nur für einen Teil der Applikationen verwendet werden. Für die anderen Applikationen gilt, dass gemäß dem bisherigen Stand der Technik keine Speichereinrichtung vorhanden ist und die Daten im Steuergerät abgespeichert sind und beim Einschalten aktiviert werden. Damit sind die Daten dem Einschubmodul und nicht dem Einschubschacht zugeordnet. Der Anwender muss vor dem Kontak ^¬ tieren des Einschubs sicherstellen, dass die korrekten Daten im Steuergerät geladen sind. In dieser Betriebsart darf das Steuergerät keine Störung „Speichereinrichtung nicht vorhanden" anzeigen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät der oben genannten Art und ein zugehöriges Verfahren vorzuschla ^¬ gen, das das Anlaufen des Steuergeräts mit und ohne Speicher ^¬ einrichtung ermöglicht.

Die erste Aufgabe wird durch eine elektrische Niederspan ^¬ nungs-Schaltanlage mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dabei weist das Steuergerät folgende Merkmale auf: a) Das Steuergerät weist erste Mittel zur Überprüfung auf, ob eine Speichereinrichtung vorhanden ist oder nicht, b) das Steuergerät weist zweite Mittel zur Realisierung der Funktion auf, dass bei vorhandener Speichereinrichtung die darin gespeicherten Parameter und Daten für den Be- trieb des Steuergeräts eingelesen werden und bei nicht vorhandener Speichereinrichtung kein Anlauf erfolgt, c) die Funktion, dass bei nicht vorhandener Speichereinrichtung kein Anlauf erfolgt, ist deaktivierbar. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht, wenn das Steuergerät gemäß Anspruch 2 ein Motormanagement-Gerät ist .

Besonders vorteilhaft ist es außerdem, wenn gemäß Anspruch 3 für den ersten Einsatz das Steuergerät mit Standardparametern voreingestellt und die Funktion, dass bei nicht vorhandener Speichereinrichtung kein Anlauf erfolgt, deaktiviert ist.

Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird mit den Merkmalen nach Anspruch 4 gelöst. Dabei weist das Verfahren folgende Merkmale auf: a) Das Steuergerät prüft bei jedem Einschaltvorgang, ob eine Speichereinrichtung vorhanden ist oder nicht,

b) bei vorhandener Speichereinrichtung werden die darin gespeicherten Parameter und Daten in das Steuergerät eingelesen, c) das Steuergerät weist eine deaktivierbare Funktion auf, dass bei nicht vorhandener Speichereinrichtung kein Anlauf erfolgt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß Anspruch 5 das Steu ^¬ ergerät beim ersten Einsatz mit voreingestellten Standardparametern anläuft, wenn keine Speichereinrichtung vorhanden ist, wobei die Funktion, dass bei nicht vorhandener Speichereinrichtung kein Anlauf erfolgt, deaktiviert ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung das Verfahren gilt, wenn gemäß Anspruch 6 bei Vorhandensein einer Speichereinrichtung die darin gespeicherten Parameter und Daten in das Steuergerät eingelesen werden und falls die Funktion, dass bei nicht vorhandener Speichereinrichtung kein Anlauf erfolgt, noch nicht aktiviert ist diese aktiviert wird.

Unter dem Begriff „Steuergerät" werden Schutzgeräte, Steuergeräte sowie kombinierte Schutz- und Steuergeräte verstanden, wie sie in Schaltanlagen üblicherweise in Verbindung mit elektrischen Verbrauchern angeschlossen und verwendet werden.

Unter dem Begriff „Einschubschacht" wird allgemein und unab ^¬ hängig von dessen konkreter konstruktiver Ausgestaltung der Aufnahme- bzw. Montageort des Einschubmoduls, z.B. in einer Schaltanlage, verstanden. Der Einschubschacht kann also ein Halterahmen oder dergleichen sein.

Unter dem Begriff „Einschubmodul" wird eine aus dem Einschub- schacht herausnehmbare, austauschbare Funktionseinheit des

Abgangs verstanden. Dabei kann es sich um ein unter Anwendung der Einschubtechnik verwendbares Einschubmodul handeln, wel ^¬ ches nach dem Platzieren in dem Einschubschacht und dem sich anschließenden Kontaktieren des Kontaktsatzes über eine elek- frische Verbindung zu dem feststehenden Teil der Schaltanlage verfügt. Alternativ dazu handelt es sich bei der Funktions ^¬ einheit um eine andere, austauschbare Funktionseinheit, bei ^¬ spielsweise um ein unter Anwendung der Stecktechnik verwend- bares Steckmodul, bei welchem der Kontaktsatz bei dem Plat ^¬ zieren automatisch kontaktiert und damit das Steckmodul akti ^¬ viert wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:

FIG 1 eine schematische Darstellung einer Schaltanlage mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät.

Die elektrische Niederspannungs-Schaltanlage 1 weist eine Mehrzahl von über ein Bussystem 2 miteinander verbundenen Steuergeräten 3, beispielsweise Antriebsteuergeräte, auf. Bei dem Bussystem 2 handelt es sich um einen in der Automatisie- rungs- und Fertigungstechnik weit verbreiteten standardisierten Feldbus, wie PROFIBUS.

Zur Anbindung an eine übergeordnete Steuerungsebene, bei ^¬ spielsweise die Steuerzentrale der Schaltanlage 1, ist die Schaltanlage 1 dabei über das Bussystem 2 mit einem externen Leittechnikrechner 4 als Busmaster zur Steuerung der als Sla- ves dienenden Steuergeräte 3 verbunden. Zwischen dem Leittechnikrechner 4 und den jeweiligen Steuergeräten 3 werden Prozessdaten ausgetauscht. Bei den Prozessdaten handelt es sich insbesondere um Daten zum Einstellen, Steuern, Regeln und/oder Überwachen der Steuergeräte 3. Sie können auch Prozessparameter oder Konfigurationsdaten umfassen, um entsprechende Änderungen im betrieblichen Verhalten der Steuergeräte 3 zu bewirken.

Die Steuergeräte 3 sind parametrierbar und verfügen für die Kommunikation mit der übergeordneten Steuerungsebene, hier dem Leittechnikrechner 4, über das Bussystem 2 über eine Kommunikationsschnittstelle 5, so dass sie auch als „intelligen- te" Geräte bezeichnet werden. Die Kommunikationsschnittstelle 5 jedes Steuergerätes 3 umfasst beispielsweise eine Sende- und/oder Empfangseinheit. Je nach verwendeter Übertragungs- technologie können dabei die unterschiedlichsten Komponenten zum Einsatz kommen.

Die Steuergeräte 3 sind im montierten („gesteckten") Zustand mit außerhalb der Schaltanlage 2 angeordneten elektrischen Verbrauchern 6 verbunden, die über Anschlussleitungen 7 fest mit den jeweiligen Einschubschächten 8 der Schaltanlage 2 verbunden sind. Die Steuergeräte 3 dienen beispielsweise da ^¬ zu, Motoren in industriellen Prozessen zu schalten und zu schützen. Die Steuergeräte 3 sind in der so genannten „Einschubtechnik" in Einschubmodulen 9 (Einschüben) untergebracht. Die Einschubmodule 9 lassen sich nach Art von Schub ^¬ kästen in entsprechend vorgesehene Einschubschächte 8 eines Schaltschrankes 11 positionieren.

Der Übersichtlichkeit halber ist in FIG 1 lediglich ein einziges Einschubmodul 9 mit einem Steuergerät 3 und ein einzi ^¬ ger Einschubschacht 8 des Schaltschrankes 11 dargestellt. Solange ein Steuergerät 3 nicht parametriert ist, also zumin ^¬ dest eine Busadresse zugewiesen bekommen hat, funktioniert das in einem Einschubschacht 8 platzierte Einschubmodul 9 nicht oder nur eingeschränkt. Erst die Zuweisung einer ein ^¬ eindeutigen Kommunikationsadresse ermöglicht die Kommunikati- on innerhalb des Bussystems 2.

Die Schaltanlage 1 gemäß FIG 1 umfasst eine Mehrzahl von Speichereinrichtungen 12 zum Speichern von Konfigurationsdaten und/oder Betriebsparametern der Steuergeräte 3 bzw. der elektrischen Verbraucher 6.

Diese Speichereinrichtungen 12 können, aber müssen nicht in den Einschubmodulen 9 integriert sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sie in den Einschubschächten 8 plat- ziert. Mit anderen Worten weisen hier nicht die Einschubmodu ^¬ le 9, sondern die Einschubschächte 8 die Speichereinrichtun ^¬ gen 12 auf. In FIG 1 ist die Speichereinrichtung 12 aus Grün- den der Übersichtlichkeit nicht in dem Einschubschacht 8, sondern an den Einschubschacht angrenzend abgebildet.

Die Speichereinrichtung 12 umfasst neben dem eigentlichen Speicherbaustein 14 eine Kommunikationsschnittstelle 13. Bei dem Speicherbaustein 14 handelt es sich beispielsweise um eine Speicherkarte, wie sie beispielsweise auch in digitalen Kameras verwendet wird. Die Kommunikationsschnittstelle 13 dient der Kommunikation mit dem Steuergerät 3. Zu diesem Zweck verfügt das Steuerge ^¬ rät 3 zusätzlich zu der Kommunikationsschnittstelle 5 für die Kommunikation mit der Leittechnik über eine weitere Kommunikationsschnittstelle 10 für die Kommunikation mit der Spei- chereinrichtung 12.

Sowohl die Kommunikationsschnittstelle 13 der Speicherein ^¬ richtung 12, als auch die Kommunikationsschnittstelle 10 des Steuergerätes 3 umfassen beispielsweise eine Sende- und/oder Empfangseinheit, wobei wiederum, je nach verwendeter Übertra ^¬ gungstechnologie, die unterschiedlichsten Komponenten zum Einsatz kommen können. Wichtig ist, dass die dem Einschub ^¬ schacht 8 zugeordnete Kommunikationsschnittstelle 13 der Speichereinrichtung 12 mit der Kommunikationsschnittstelle 10 des Steuergerätes 3 kommunizieren und die notwendigen Daten übertragen bzw. austauschen kann. Dabei kann es sich um eine Datenübertragung von der Speichereinrichtung 12 zu dem Steuergerät 3, aber auch um eine Datenübertragung von dem Steuergerät 3 zu der Speichereinrichtung 12 handeln.

Die Kommunikation des Steuergerätes 3 mit dem Leittechnikrechner 4 über die Kommunikationsschnittstelle 5 ist dabei unabhängig von der Kommunikation des Steuergerätes 3 mit der Speichereinrichtung 12 über die Kommunikationsschnittstelle 10. Es erfolgt zudem keine direkte Kommunikation zwischen der Speichereinrichtung 12 und dem Leittechnikrechner 4, sondern eine solche Kommunikation erfolgt stets über das Steuergerät 3. Die in der Speichereinrichtung 12 gespeicherten Konfigurationsdaten und/oder Betriebsparameter umfassen nicht nur Betriebsparameter, insbesondere funktionale Parameter und

Schutzeinstellungen, sondern auch für die Kommunikation relevante Informationen, insbesondere Adressdaten.

Außerdem sind in der Speichereinrichtung 12 weitere Identifikationsparameter gespeichert, die neben oder zusätzlich zu der Adresse eine Identifizierung des Steuergerätes 3 ermögli ^¬ chen, z.B. Angaben darüber, in welchem Feld der Schaltanlage 1 bzw. an welcher Einbauplatzposition das jeweilige Einschubmodul 9 platziert ist. Diese Art von zusätzlichen Informatio ^¬ nen dient beispielsweise dazu, Angaben über das Steuergerät 3 außenstehenden Dritten, beispielsweise Service-Technikern, über die Leittechnik sichtbar zu machen, damit diese eine Bewertung der Busadresse, beispielsweise hinsichtlich ihres Einbauplatzes , vornehmen können. Neben der Einbauplatzpositi ^¬ on können das beispielsweise auch die Abgangsbezeichnungen der angeschlossenen elektrischen Verbraucher 6 (z.B. Motoren) sein .

Eine automatische Parametrierung des Einschubmoduls 9 erfolgt vorzugsweise während der Platzierung bzw. Aktivierung des Einschubmoduls 9 in dem Einschubschacht 8, also in einem di ^¬ rekten zeitlichen Zusammenhang mit dem Einsteckvorgang. Damit wird sichergestellt, dass die Parametrierung des Steuergerä ^¬ tes 3, insbesondere das Zuordnen einer Busadresse, sowie das Erkennen des Einschubmoduls 9, dessen korrekte Einbindung in das Schaltanlagenfeld und eine sich gegebenenfalls anschlie ^¬ ßende Freigabe bzw. Nichtfreigabe des Betriebs des Einschub ^¬ moduls 9 zeitnah und in jedem Fall vor dem Einschalten des Abgangs erfolgt. Damit wird die korrekte Adressierung und Parametrierung eines intelligenten Steuergerätes 3 nach einem Tausch eines Einschubmoduls 9 gewährleistet, wobei die Adressierung und Para ^¬ metrierung automatisch und mit einem geringen Fehlerrisiko erfolgt. Weiterhin wird sichergestellt, dass nach einem Wech ^¬ sel eines Einschubmoduls 9 der Einschubschacht 8 eindeutig identifiziert wird, dass die richtige Adresse eingestellt wird und dass die richtigen Parameter übertragen werden. Ohne Vorhandensein einer Speichereinrichtung 12 würde kein Einlesen der hinterlegten Daten in das Steuergerät 3 erfolgen können. Es läge ein gestörter Zustand vor, der dem Benutzer z.B. durch eine Ausgabe „kein Anlauf ohne Speichereinrichtung" angezeigt würde.

Die Erfindung soll aber nicht nur den Betrieb solcher Schalt ^¬ anlagen 1 mit einer Speichereinrichtung 12 gemäß FIG 1, sondern auch Applikationen ohne eine Speichereinrichtung 12 ermöglichen .

Um beide Betriebsarten zu ermöglichen, wird das Steuergerät 3 im Auslieferungszustand mit Standard-Parametern voreinge ^¬ stellt, die beim Einschalten keine gefährlichen Zustände für den Verbraucher 6 zur Folge haben, so dass zumindest ein An- lauf ohne Speichereinrichtung 12 möglich ist. Das Steuergerät 3 weist erste Mittel zur elektrischen Überprüfung bei jedem Einschaltvorgang auf, ob eine Speichereinrichtung 12 vorhanden ist oder nicht. Weiterhin weist das Steuergerät 3 zweite Mittel zur Realisierung der Funktion auf, dass bei vorhande- ner Speichereinrichtung 12 die darin gespeicherten Parameter und Daten für den Betrieb des Steuergeräts eingelesen werden und bei nicht vorhandener Speichereinrichtung 12 kein Anlauf erfolgt . Diese Funktion des Steuergeräts 3, dass bei nicht vorhandener Speichereinrichtung kein Anlauf erfolgt, ist im Ausliefe ^¬ rungszustand deaktiviert, so dass bei Nichtvorhandensein ei ^¬ ner Speichereinrichtung 12 das Steuergerät 3 mit seinen voreingestellten Standard-Parametern beim ersten Einsatz betrie- ben werden kann. Würde aber durch die Prüfung das Vorhandensein einer Speichereinrichtung 12 erkannt werden, würden deren hinterlegte Daten automatisch eingelesen werden und zugleich die Funktion „kein Anlauf ohne Speichereinrichtung" aktiviert werden. Damit muss die Speichereinrichtung 12 von nun an bei jedem Einschalten vorhanden sein. Die Überwachung wird zusammen mit der Übernahme von Daten aktiviert, die in einem falschen Einschubschacht 8 zu unerwünschten Zuständen führen können.

Durch ein Zurücksetzen des Steuergeräts 3 , d.h. des Motorma- nagement-Systems in den Auslieferungszustand kann die Funkti- on „kein Anlauf ohne Speichereinrichtung" wieder deaktiviert werden .

Somit ermöglicht die Erfindung den Betrieb mit und ohne eine Speichereinrichtung 12. Bei Betrieb mit einer Speichereinrichtung 12 ist sichergestellt, dass das Vorhandensein der Speichereinrichtung 12 überwacht wird und die entsprechenden Adressen als auch Parameterdaten sicher in das Steuergerät 3 geladen werden. Eine Fehlbedienung sowie falsche Adress- und Parameterdaten im Steuergerät 3 werden damit wirksam unterbunden .