CN107621794B - 控制驱动装置的方法和执行该方法的系统 - Google Patents

控制驱动装置的方法和执行该方法的系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107621794B
CN107621794B CN201710546188.3A CN201710546188A CN107621794B CN 107621794 B CN107621794 B CN 107621794B CN 201710546188 A CN201710546188 A CN 201710546188A CN 107621794 B CN107621794 B CN 107621794B
Authority
CN
China
Prior art keywords
safety
cpu
drive
drive controller
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710546188.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107621794A (zh
Inventor
维尔纳·切尔尼
赖因霍尔德·格茨
安德烈亚斯·海尔曼
简·卡布斯
斯特凡·英戈·迈尔
马丁·迈纳尔杜斯
克里斯蒂安·默克尔
于尔根·米尔克
尤柳·弗拉伊克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=56842586&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN107621794(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN107621794A publication Critical patent/CN107621794A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107621794B publication Critical patent/CN107621794B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/0833—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements
    • H02H7/0844—Fail safe control, e.g. by comparing control signal and controlled current, isolating motor on commutation error
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00—Safety arrangements
    • G05B9/02—Safety arrangements electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/12—Detecting malfunction or potential malfunction, e.g. fail safe; Circumventing or fixing failures
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G05B19/0425—Safety, monitoring
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0428—Safety, monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/24—Pc safety
    • G05B2219/24008—Safety integrity level, safety integrated systems SIL SIS
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/24—Pc safety
    • G05B2219/24188—Redundant processors run different programs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于控制驱动装置的方法，该驱动装置具有至少一个变流器(6)、至少一个马达(8)和配属的驱动控制器(4)。此外设置有安全CPU(12)，其与驱动控制器(4)分离地运行并且仅仅处理与安全相关的信息，其中，由安全CPU(12)实施多个安全功能(16)。由此，以简单和可靠的方式实施驱动装置的与安全相关的功能。本发明还涉及一种用于执行该方法的系统。

Description

控制驱动装置的方法和执行该方法的系统
技术领域
本发明涉及一种用于控制驱动装置的方法，该驱动装置具有至少一个变流器、至少一个马达和配属的驱动控制器。本发明还涉及一种系统，其包括至少一个变流器、至少一个马达和配属的驱动控制器。
背景技术
在欧洲，特别对于造纸机的多马达驱动系统在法律上具有高安全要求。要求如下安全功能，如启动报警、防止不希望的启动的安全措施、紧急停止、用于设计和蠕变速度的速度监控、以及针对安全方面的微动运行，其中只要操纵操作按键，缓慢的驱动速度就被激活。
所有上述的安全功能的实施在使用多个安全硬件组件(例如所谓的E-Stop继电器、转速监视器、安全继电器)的情况下是非常复杂的。此外，其与大的附加的规划、布线和运行成本相关。在故障情况中，诊断在此要求非常复杂的故障查找。
发明内容
本发明的目的在于实现驱动装置的与安全相关的功能的、简单和可靠的实施。
根据本发明，该目的通过一种控制驱动装置的方法实现，该驱动装置具有至少一个变流器、至少一个马达和配属的驱动控制器，其中，设置有安全CPU(Sicherheits-CPU，安全中央处理器)，其与驱动控制器分离地运行并且仅仅处理与安全相关的信息，其中，由安全CPU实施多个安全功能。
根据本发明，该目的还通过一种系统实现，该系统包括至少一个变流器、至少一个马达、配属的驱动控制器和与驱动控制器分离的安全CPU，安全CPU仅仅处理与安全相关的信息，其中，安全CPU具有至少一个用于执行这样的方法的安全程序。
以下所述的关于该方法的优点和优选的设计方案可以相应地传递给系统。
本发明基于这样的想法，通过安全CPU承担多个、尤其是所有用于驱动装置的安全功能的方式，能够特别简单地实施驱动装置的与安全相关的功能。在更好的诊断可行性、更简单的故障查找和更快的投入运行方面，驱动装置的安全功能被集合到唯一的CPU中。该安全CPU作为具有典型的驱动控制器的驱动装置的补充，该驱动控制器不具有安全程序。因此，尤其不需要附加的安全硬件。各个安全功能在此被集合到一个安全程序中，该安全程序由安全CPU运行。安全CPU与驱动控制器分离，由此通过附加的安全CPU实现了对具有各自的驱动控制器的现有驱动装置的特别简单的改进。
优选地，借助于安全CPU控制多马达驱动装置。多马达驱动系统的驱控通常是非常复杂的，其安全控制也相应地很复杂，因此提出安全CPU在多马达驱动系统中的应用。
根据一个优选的变化方案，驱动控制器和安全CPU分别通过通信接口与变流器通信。在此，驱动控制器尤其通过现场总线系统与变流器通信，并且安全CPU通过自身的现场总线系统或者通过用于数字信号的单独的数据线路与变流器通信。
根据一个可替换的变化方案，仅仅安全CPU通过通信接口与变流器通信。安全CPU在该情况中连接在驱动控制器和变流器之间，从而仅仅安全CPU具有至变流器的直接的通信接口，该通信接口尤其设计成现场总线系统。在此，安全CPU除了用于所有用于驱动装置的安全功能之外，还作为用于“递送”至驱动装置的命令和从驱动装置至驱动控制器的反馈的“网关”。
附图说明
本发明的实施例根据附图进一步描述。在此以示意图示出：
图1示出具有安全CPU的系统的第一实施方案，以及
图2示出具有安全CPU的系统的第二实施方案。
具体实施方式
相同的参考标号在附图中具有相同的含义。
在图1中示出了系统2，该系统的一部分是在此没有详细示出的驱动装置。系统2包括驱动控制器4、在此是变频器的变流器6和马达8，其中，当驱动装置是多马达驱动装置时，变流器6和马达8代表多个变流器和马达。驱动控制器4通过现场总线系统10a与变频器6在数据技术上连接，从而在驱动控制器4和变频器6之间例如交换额定值、实际值、命令和/或状态信息。变频器6为马达8提供电流。
系统2还包括安全CPU 12，其通过第二现场总线系统10b或者通过用于数字信号的数据线路与变频器6通信。安全CPU 12处理与安全相关的信号，这些信号例如由紧急停止按键、安全开关，微动指令、报警设备等等通过一个或者多个线路或者现场总线系统22传输。替代线路22，也可以例如通过WLAN进行无线传输。安全CPU 12具有安全程序14，该安全程序包括多个、尤其是所有对于驱动系统的安全运行来说必要的安全功能16。安全功能16在该意义上例如是启动报警、防止不希望的启动的安全措施、紧急停止、用于设计和蠕变速度的速度监控、以及针对安全方面的微动运行。
通过第二现场总线系统10b对变频器6在安全功能16方面进行驱动。此外，通过第二现场总线10b能将实际值和\或状态信息从变频器6输入到安全CPU 12中。
由图2示出系统2的一个可替换的实施方案。与根据图2的变化方案的基本区别在于，仅仅安全CPU 12通过现场总线系统18直接地与变频器6通信。安全CPU 12在此作为“网关”用于将驱动控制器4的值和命令进一步传输给变频器6，安全CPU通过数据线路20接收这些值和命令。附加地，通过线路22给安全CPU 12输送与安全相关的信号，这些与安全相关的信号在安全程序14中被分配给各个安全功能16并且被处理。

Claims (3)

1.一种用于控制驱动装置的方法，所述驱动装置具有至少一个变流器(6)、至少一个马达(8)和配属的驱动控制器(4)，其中，设置有安全CPU(12)，所述安全CPU与所述驱动控制器(4)分离地运行并且仅仅处理与安全相关的信息，其中，由所述安全CPU(12)实施多个安全功能(16)，仅仅所述安全CPU(12)通过相应的通信接口(18)与所述变流器(6)通信，所述驱动控制器仅通过所述安全CPU与所述变流器通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，借助于所述安全CPU(12)控制多马达驱动装置。
3.一种包括至少一个变流器(6)、至少一个马达(8)、配属的驱动控制器(4)和与所述驱动控制器(4)分离的安全CPU(12)的系统(2)，所述安全CPU仅仅处理与安全相关的信息，所述驱动控制器仅通过所述安全CPU与所述变流器通信，其中，所述安全CPU(12)具有至少一个用于执行根据权利要求1或2所述的方法的安全程序(14)。
CN201710546188.3A 2016-07-13 2017-07-06 控制驱动装置的方法和执行该方法的系统 Active CN107621794B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16179279.1 2016-07-13
EP16179279.1A EP3270238B1 (de) 2016-07-13 2016-07-13 Verfahren zur steuerung eines antriebs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107621794A CN107621794A (zh) 2018-01-23
CN107621794B true CN107621794B (zh) 2020-10-13

Family

ID=56842586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710546188.3A Active CN107621794B (zh) 2016-07-13 2017-07-06 控制驱动装置的方法和执行该方法的系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10601219B2 (zh)
EP (1) EP3270238B1 (zh)
CN (1) CN107621794B (zh)
ES (1) ES2808156T3 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018120344A1 (de) * 2018-08-21 2020-02-27 Pilz Gmbh & Co. Kg Automatisierungssystem zur Überwachung eines sicherheitskritischen Prozesses

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19520642C1 (de) * 1995-06-09 1996-12-05 Roland Man Druckmasch Verfahren zum Steuern eines Mehrmotorenantriebs einer Druckmaschine sowie entsprechende Steuerung
US5744923A (en) * 1996-11-22 1998-04-28 National Environmental Products, Ltd., Inc. Microprocessor-based controller for actuator motors with capacitive power backup and method therefor
DE102010051413A1 (de) * 2010-11-16 2012-05-16 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems für eine Achse einer Maschine oder eine Anlage
CN202771233U (zh) * 2012-08-08 2013-03-06 中国石油天然气集团公司 计算机控制下的抽油机数据无线采集系统
CN103703671A (zh) * 2011-04-28 2014-04-02 赛伟科有限责任公司 电动机和电动机控制器
DE102014206222A1 (de) * 2014-04-01 2015-10-01 Schmidhauser Ag Elektrisches Steuergerät, Sicherheitsmodul und Steuergerätesystem
WO2015145532A1 (ja) * 2014-03-24 2015-10-01 株式会社日立製作所 ストレージシステム及びデータ処理方法
CN205212682U (zh) * 2014-02-06 2016-05-04 阿拉德克斯股份公司 变流器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2752539B2 (ja) * 1991-09-21 1998-05-18 株式会社日立製作所 車両用電動機の制御装置
DE19927635B4 (de) 1999-06-17 2009-10-15 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Sicherheitsbezogenes Automatisierungsbussystem
DE19928517C2 (de) 1999-06-22 2001-09-06 Pilz Gmbh & Co Steuerungssystem zum Steuern von sicherheitskritischen Prozessen
CN200986287Y (zh) * 2006-05-12 2007-12-05 长春联达电子技术研究所 中央空调控制器
DE102008059093B4 (de) 2008-11-26 2017-04-13 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Umrichter mit einem Kopplungsmodul mit Anzeigemitteln
DE102010022931B4 (de) 2010-06-07 2023-04-20 Kuka Roboter Gmbh Robotersteuerung
CN202735763U (zh) * 2012-08-01 2013-02-13 Abb技术有限公司 用于机器人的机器人运动控制安全系统
CN202856687U (zh) * 2012-10-27 2013-04-03 常州市第八纺织机械有限公司 缝编机短切部件散纱的控制装置
US9734114B2 (en) 2012-12-24 2017-08-15 Festo Ag & Co. Kg Field unit and a method for operating an automation system
WO2015145562A1 (ja) 2014-03-25 2015-10-01 三菱電機株式会社 プログラミング装置及び実行コード生成方法
CN204607304U (zh) * 2015-03-07 2015-09-02 中际联合（北京）科技股份有限公司 一种利用变频器实现免爬器过载保护的电气控制系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19520642C1 (de) * 1995-06-09 1996-12-05 Roland Man Druckmasch Verfahren zum Steuern eines Mehrmotorenantriebs einer Druckmaschine sowie entsprechende Steuerung
US5744923A (en) * 1996-11-22 1998-04-28 National Environmental Products, Ltd., Inc. Microprocessor-based controller for actuator motors with capacitive power backup and method therefor
DE102010051413A1 (de) * 2010-11-16 2012-05-16 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems für eine Achse einer Maschine oder eine Anlage
CN103703671A (zh) * 2011-04-28 2014-04-02 赛伟科有限责任公司 电动机和电动机控制器
CN202771233U (zh) * 2012-08-08 2013-03-06 中国石油天然气集团公司 计算机控制下的抽油机数据无线采集系统
CN205212682U (zh) * 2014-02-06 2016-05-04 阿拉德克斯股份公司 变流器
WO2015145532A1 (ja) * 2014-03-24 2015-10-01 株式会社日立製作所 ストレージシステム及びデータ処理方法
DE102014206222A1 (de) * 2014-04-01 2015-10-01 Schmidhauser Ag Elektrisches Steuergerät, Sicherheitsmodul und Steuergerätesystem

Also Published As

Publication number Publication date
US10601219B2 (en) 2020-03-24
EP3270238B1 (de) 2020-05-20
EP3270238A1 (de) 2018-01-17
CN107621794A (zh) 2018-01-23
US20180019586A1 (en) 2018-01-18
ES2808156T3 (es) 2021-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102208888B (zh) 电动机驱动系统、电动机控制器和安全功能扩展器
CN110192158B (zh) 伺服系统
EP3203627B1 (en) Power conversion device, power conversion method, and power conversion system
CN108695824B (zh) 电机控制系统、电机控制装置以及安全功能设定方法
US9887659B2 (en) Networked motor controller with safety control unit
EP2930844B1 (en) Safe torque off procedure
CN112335173B (zh) 切断电路诊断装置
EP3581343A1 (en) A safety control system for an industrial robot and the industrial robot
JP6613851B2 (ja) ロボットシステム
CN107621794B (zh) 控制驱动装置的方法和执行该方法的系统
US10338557B2 (en) Systems and methods for safety input devices
US8183809B2 (en) Drive device for at least one electric motor and drive control unit interacting with the drive device
CN108349710B (zh) 操作至少两个起重装置的方法和包括它们的组件
US11745373B2 (en) Method and cutting machine with safety-monitored reversing of the dangerous cutting blade movement in the event of danger
US9912262B2 (en) Positioning arrangement for moving an object that is to be positioned
JP7112240B2 (ja) 電力変換システム及び電力変換方法
KR102538920B1 (ko) 라인 시스템
JP4000873B2 (ja) サーボシステムおよびその制御方法
KR101704406B1 (ko) 비행제어를 위한 전기작동기 구동 시스템
US20220355668A1 (en) On-vehicle control device
JP2023147902A (ja) モータ制御システム及びモータ制御装置
Stepanić et al. Implementation of wireless control on electrical bridge cranes and gantry crane
KR100753559B1 (ko) 키패드와 다수의 인버터와의 통신 방법 및 이를 위한시스템
JP2011241086A (ja) エレベータの制御装置
JP2012221428A (ja) 異常時モータ減速停止制御機能を有する制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211130

Address after: Munich, Germany

Patentee after: Siemens Energy International

Address before: Munich, Germany

Patentee before: SIEMENS AG