CN112005178B - 检测与工业装置开关柜相关的生命周期信息的方法和计算机辅助系统 - Google Patents

检测与工业装置开关柜相关的生命周期信息的方法和计算机辅助系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于检测和调节与工业装置的开关柜(1)相关的生命周期信息的方法和系统，其具有用于将基于规划设计(4)安装在开关柜(1)中的安装模块(9a‑9c)的数据表信息(A)和与该安装模块在开关柜设备的场所内的应用相关的功能信息(B)结合从而在独立的开关柜标识符(8)下将所述信息保存在中央存档数据库(3)中的数据记录中的文档服务器(2)，其中文档服务器(2)用于在至少将数据表信息(A)考虑在内的情况下将开关柜(1)的测试和验收信息(C)添加到中央存档数据库(3)的数据记录中，从而在必要的测试和接受信息(C)完成的情况下触发开关柜(1)的启动间隙，其中开关柜(1)的启动导致使用本地用户终端(5)将与开关柜(1)相关的附加启动信息(D)以可检索的方式添加到存档数据库(3)的数据记录中。

Description

检测与工业装置开关柜相关的生命周期信息的方法和计算机 辅助系统
技术领域
本发明涉及一种用于收集和处理与工业装置的电气开关柜相关的生命周期信息的方法和计算机辅助系统。此外，本发明还包括一种执行计算机辅助工序的计算机程序产品以及一种包含开关柜特定的生命周期信息的特殊的数据格式。
背景技术
本发明的领域主要针对工业装置的开关柜构建。另外，本文所关注类型的开关柜有时也用于家用领域。原则上，开关柜用于保护性地容纳通常被设计为标准化内置模块的形式的电气型和/或电子型部件。这些模块例如可用于控制自动化生产设备、过程工程设备、机床等。因此，控制柜中的内置模块是不作为被直接设置在机器中的现场装置的控制部件。作为内置模块，例如，使用可编程逻辑控制器、完整计算机单元、用于马达速度控制的变频器、用于针对不同总线系统的总线连接的通信模块、数字输入/输出模块或用于读取传感器数据的模拟输入模块。另外，控制柜通常还包含用于在使用场所连接电缆的电气端子板，从而建立与电源以及要进行控制的机器和系统的连接。
与应用程序相关的外壳设备的规划通常是以CAD设计的形式由软件支持的，例如借助于EPLAN Pro这种规划设计特别是包括电气型和电子型安装模块和(如果需要的话)其他部件以及适用于它们的配电系统的布局、虚拟布线形式的三维安装布局。电气型或电子型内置模块可以例如通过顶帽式(top-hat)导轨安装在开关柜的内部。另外，规划设计还包括已安装的内置模块的数据表信息A。这样的数据表信息例如可以是电力消耗、防护等级、输入/输出连接配置、运算能力、制造商和/或制造日期、序列号等。这样的数据表信息取决于内置模块的类型。
根据控制柜设备以及控制柜的预期用途，必须先进行测试和验收措施然后才能在操作场地以确保安全操作的方式使控制柜投入运行。必须记录由测试阶段产生的测试和验收信息，从而能够证明开关柜是根据规划和规定制造的。
根据众所周知的现有技术，迄今为止这已经通过小册子形式的预制开关柜文件夹在开关柜构建的区域中执行，该文件夹包含所需条目的所有相关表单域，包括已安装的安装模块的名称以及它们的测试和验收信息。诸如数据表信息的与内置模块有关的更详细的技术信息不属于控制柜文件夹的一部分。然而，它们通常是整个电子系统的文档的一部分，其还包括电路图、终端图、零件清单和装置清单。由于这个原因，在随后的维护或维修的情况下，除了开关柜文件夹中包含的基本信息之外，装配工通常还依赖于获得这样的补充技术信息，使得在这种情况下可能直到以后才能进行有缺陷的开关柜的维修选项的决定。
公布文件DE10116539B4公开了一种在自动化技术设备的生产、装配、服务或维护领域中用于自动数据处理的抽象的、总体上有效的计算机辅助工序和系统。通过所谓的“增强现实”的特殊技术手段，信息是技工在观察部件时通过适当的人机交互得到的视野。例如，这可以是代替常规安装手册的安装指令。此处提供的技术方案明确涉及在组装以及服务和维护领域中使用增强现实。
这基于的问题是，产品的生命周期的各个阶段(例如其创建、试运行、维护和处置)的专家都需要详尽的文档形式的支持，该文档通常以纸质的手册、组装和维护说明、技术图等来使用。然而，这种文档也越来越多地以电子方式提供，并通过文档服务器进行集中管理。可以通过分散操作的装置(例如，以数据眼镜等穿戴在身上的计算机)访问该文档。与此相关，还提供了用于记录来自用户的指令的工具，并且在数据处理中包括与分散操作的装置的能力以及用户偏好相关的信息，由此可以根据数据库管理的数据来调整文档数据的可视化和指令的记录。这开辟了各种连接选项。然而，提出的现有技术的程序和系统仅限于数据可视化。
发明内容
因此，本发明的目的是创建一种在控制柜技术领域中用于获取和处理生命周期信息的特殊的计算机辅助方法和系统，其在与控制柜的当前文档信息相关的可视化之外还可以实现生命周期控制。
通过在基于规划设计创建开关柜时至少将已安装的内置模块的数据表信息A和与其在开关柜设备的环境中的应用相关的功能信息B关联在一起从而将它们以数据记录的形式在独立的开关柜标识符下存储在中央存档数据库中而程序化地解决了上述目的。在对开关柜进行后续技术验收时，在至少将数据表信息A考虑在内的情况下将所需的开关柜的测试和验收信息C添加到初始创建的数据记录中。随后，至少检查必要的测试和验收信息C的完成，以触发控制柜的试运行放行。仅在所有至少必要的测试和验收信息C都可用并且是在相应的开关柜的中央存档数据库中存储的数据记录的一部分时才实行试运行放行。试运行放行的触发包括从能量源到开关柜的至少一种连接和/或从开关柜到工业装置的至少一种连接，以使其启动。如果在发布试运行放行之后在使用场所使开关柜进行试运行，则存档数据库的数据记录通过开关柜的补充试运行信息D被进一步丰富，该补充试运行信息优选从开关柜的使用场所通过分散用户终端从中央存档数据库添加。
根据本发明的方案的优点特别是在于在创建控制柜时已经建立了文档，该文档提供的信息深度比纸质的其他常用控制柜文件更高，因为不仅对已安装的安装模块进行了命名和标记而且还在文档中实现了它们的数据表信息A，即以最简单的方式关联在一起。另外，关联的功能信息B提供与特定的内置模块必须在控制柜设备范围内实现例如对泵的三相马达的变频器等的控制的功能相关的信息。
通过所述巧妙的方案，可以在控制柜的整个产品生命周期中携带必要的信息并对其进行动态更新。可以控制生命周期不同阶段之间的转换，以避免在控制柜的试运行或稍后的操作期间出错。
根据改进本发明的另一种方法，提出的是在开关柜投入运行之后进行维护或维修工作时可以通过分散操作的用户终端将相关的维护信息E或维修信息F添加到存档数据库中，从而更新与当前的开关柜设备相关的信息。例如，这种更新包括与有缺陷的内置模块相关的更换信息、开关柜设备用另外的内置模块(例如，远程监控单元等)进行的扩展。
根据本发明的另一个可选方面，可以通过可分散操作的用户终端以有利的方式访问执行维修所需的三维规划构建，从而能够例如通过由此得到的补充构建信息H作出是可以在现场执行必要维修还是需要将有缺陷的开关柜转移到远程车间的决定。这也类似地适用于控制柜设备的规划的进一步扩展。
原则上，用户或柜制造商可以对存档数据库中与柜相关的数据记录进行更改。这使用户自己可以对开关柜设备进行更改，这些更改记录在存档数据库中。另外，也可以由柜制造商进行此文档的更新，这在柜设备产生重大变化时确保数据一致性的情况下是特别有利的。因此，根据本发明的方案提供了一种能够从不同用户级访问的动态文档。这也创造了如下先决条件：例如，在开关柜设备改变之后，也可以通过外部主体例如以根据标准(DIN/EN/ISO/NEC/UL/CSA)的认证形式对符合标准的修改进行认证。
根据改进本发明的另一种方法，提出的是在开关柜的操作发生任何故障时将开关柜的相关故障信息G自动地或通过分散的用户终端添加到存档数据库中。例如，如果发生中断控制柜及与其相连的工业装置的运行的电源故障，则将此故障事件添加到存档数据库中以完成生命周期信息的获取。故障信息G例如也可以是安装模块的故障或超出允许的工作温度。根据这种故障信息G，例如可以调整维护间隔。
优选地，可通过分散的用户终端访问的控制柜的生命周期信息应仅在授权输入带有密码保护的控制柜标识符后才能被检索，以对存储在存档数据库中的信息A到G进行可视化和调整。通过使存档数据库中先前输入的信息的历史保持不变，可以避免误用或破坏。应根据用户配置文件和对应的访问管理来调节控制柜的生命周期信息的检索，从而仅向每个用户组提供他们感兴趣的信息。例如，制造商的用户配置文件可以包含与控制柜设备相关的所有可用信息，通过定制的用户配置文件可以限制控制柜的用户访问相关的操作数据，而例如可编程逻辑控制器的程序员可能只能访问这样的内置模块的信息。
此外，建议每个安装模块还设有用于明确识别的独立的标识符，例如可以从其序列号得出。这种独立的标识符可以作为QR码等被附加于内置模块。此外，还可以将内置模块的标识符集成到内置模块中的RFID芯片上。通过内置模块的唯一标识符，可以通过分散的用户终端有针对性地访问为此目的而存储的文档信息。在这方面，分散的用户终端可以包括QR码扫描仪。用户终端优选被设计为具有显示器和输入键盘的移动计算机。可以通过公共数据通信通道(例如，通过移动无线电台)建立与连接有存档数据库的中央服务器的数据连接。
将图像文档文件附加于包含在存档数据库中的测试和验收信息C、试运行信息D、维护信息E和/或维修信息F是有利的。例如，此图像文档文件可以包括相应事件发生时开关柜布局的照片，其被添加到存档数据库中的数据记录中以用于归档。在这种意义上，维修或维护后开关柜布局的每次更改都可以通过图像另外存档。这样，可以更清楚地追溯以后对控制柜布局所做的更改。此外，还可以包括所谓的“竣工”文档。
这至少包括电路图和3D装配布局规划的文档。该文档可形成检查物理开关柜是否正确和专业地实施的基础。
优选地，至少包含信息A至D的文档被存储在中央存档数据库中。另外，它也可以作为备份副本存储在控制柜中的屏蔽数据载体上。当使用这样的备份副本时，建议中央存档数据库中更改的存储应优选与备份副本的更新结合，这应由中央服务器根据更改辅助系统强制执行，以确保一致的多地电子文档。
附图说明
下面将使用附图结合对本发明的优选实施例的说明来更详细地描述用于改进本发明的另外的手段。附图示出：
图1是用于收集和处理与工业装置的控制柜相关的生命周期信息的系统的示意性框图；并且
图2示出了在根据图1的系统中执行的用于收集和处理生命周期信息的程序的示意性流程图。
具体实施方式
根据图1，用于获取和处理生命周期的系统包括文档服务器2，其位于远离开关柜1的中央位置并获取和处理大量开关柜的生命周期信息。该生命周期信息以准备好的形式存储在分配给文档服务器2的存档数据库3中。
文档服务器2基于在开关柜1的规划阶段中创建的开关柜1的规划构建4提取安装在开关柜1中的各个内置模块9a至9c的数据表信息A。例如，它们可以是可编程逻辑控制器、输入/输出模块、电气接线端子等。文档服务器2将该数据表信息A与功能信息B关联在一起，以在独立的开关柜标识符8下将数据记录存储在存档数据库3中。功能信息B包含与内置模块9a至9c各自的目的相关的信息，例如可以包括特定的可编程逻辑控制器对泵的工作周期进行控制。
在控制柜1所在的位置X，安装人员具有分散的用户终端5，其在此被设计为具有数据传输接口的笔记本电脑。通过数据传输接口，例如移动无线电台，安装人员能够从文档服务器2中检索与控制柜1相关的信息并在控制柜1的独立的控制柜标识符8下将另外的数据存储在存档数据库3中，以建立一种电子控制柜文件夹。
例如，安装人员在使柜1试运行之前对柜1执行必要的测试和验收措施并将得到的柜1的测试和验收信息C添加到存档数据库3中。为了检查哪些测试和验收措施是必需的，安装人员首先访问各个安装模块9a至9c的数据表信息A。该信息例如可以包括要用于执行预定测试的测试电压。文档服务器2通过完全记录必要的测试和验收信息C而在试运行的准备工作中为安装人员提供支持。文档服务器2仅在所有必要的测试和验收信息C都已经记录在存档数据库3中时才通过分散的用户终端5触发控制柜1的试运行放行。可以设置的是控制柜1的初始试运行只能通过分散的用户终端5来触发，例如通过向控制柜1发出初始的接通控制指令。为此目的，分散的用户终端5可以具有用于控制柜1的NFC通信接口。此外，这个设计例子的分散的用户终端5配备有QR码扫描仪7，可以由此读取附加于控制柜1的QR码作为唯一的控制柜标识符。在读取开关柜1的独立的开关柜标识符8之后，可以通过分散的用户终端5从对其进行处理的文档服务器2中远程检索开关柜1的生命周期信息，并在相反的方向上可以将另外的生命周期信息添加到存档数据库3中。除了读取控制柜标识符8外，QR码扫描仪7在此例子中还可以用于读取被设计为QR码的独立的内置模块9a至9c的独立的标识符，以帮助在控制柜设备的范围内进行识别并能够自动访问内置模块9a至9c各自的特定的数据表信息A。
另外，存档数据库3的数据记录包含对控制柜1所基于的三维规划设计4的引用，使得分散的用户终端5还可以访问存储在CAD数据库11中的控制柜设备的设计信息H。
图2示出了用于获取和处理与控制柜1相关的生命周期信息的各个过程步骤，该生命周期信息在开关柜1的生命周期的不同的时间点或时间阶段被获取和处理以用于创建该信息的完整的动态文档。
在创建开关柜的时间I，基于规划设计将已安装的内置模块的数据表信息A和与其在工业装置中的应用相关的功能信息B关联在一起。由此，在独立的控制柜标识符下在存档数据库中创建数据表结构。
在对开关柜进行技术验收的时间II，添加开关柜的测试和验收信息C。使用测试回路检查控制柜的所有必要的测试和验收信息C是否可用。只要该必要的信息不可用，系统就等待测试和验收信息C的完成。如果开关柜设备的必要的测试和验收信息C可用，则触发开关柜的试运行放行，这产生接通信号。
在时间III，执行开关柜的试运行，由此将开关柜的补充试运行信息D添加到存档数据库的数据记录中。该试运行信息D例如出于存档目的可以包括试运行的日期和时间以及执行该试运行的安装人员的姓名。
时间IV表示限制或中断控制柜的正常运行的维护或维修事件。例如，维护可涉及更换已校准的测量仪器(例如，电量表)，并且维护信息E被添加到存档数据库中。类似地，有缺陷的内置模块的维修事件由相关的维修信息F记录并被添加到存档数据库中。该维修信息F例如可以包括用新的替换装置的标识符替换的、被替换内置模块的标识符。另外，还记录了维修时间和负责该维修的安装人员。
控制柜的生命周期信息的动态文档为维修工序提供支持，使得可以通过回溯数据表信息A或设计信息H来决定是在现场X还是在远程车间Y执行维修。
以类似的方式，将发生控制柜的操作干扰(例如电源故障)的开关柜的生命周期中的时间点V作为干扰信息G记录到存档数据库3中。该信息临时存储在开关柜1的临时缓冲区中，并且可以通过用户终端对该缓冲区进行读取来将其传输到存档数据库。
在图3中，给出了包含控制柜的特殊的生命周期信息的数据格式的结构，其密钥标识符表示控制柜的唯一标识符8。例如，该密钥标识符可以通过数字代码转换。将带有分配的数据表信息A的安装在控制柜中的每个内置模块的标识符添加到数据集中，并将其和与已安装的内置模块相关的功能信息B关联在一起。此外，将所制造的开关柜的测试阶段得到的开关柜设备的测试和验收信息C以及与该开关柜相关的后续呃试运行信息D添加到数据集中。在以后的生命周期中生成的维护信息E、维修信息F和故障信息G完整了与开关柜的生命周期相关的动态文档的数据格式。特别地，测试和验收信息C、试运行信息D和维护与维修信息E/F可以用图像文档文件12补充，其例如包含在这些时间点生成的开关柜设备的布局照片。
附图标记列表
1 开关柜
2 文档服务器
3 存档数据库
4 规划构建
5 分散的用户终端
6 NFC接口
7 QR码扫描仪
8 开关柜标识符
9 安装模块
10 (内置模块的)标识符
11 CAD数据库
12 图像文档文件
A 数据表信息
B 功能信息
C 测试和验收信息
D 试运行信息
E 维护信息
F 维修信息
G 故障信息
X 在现场
Y 在车间

Claims (9)

1.一种用于收集和处理用于工业装置的开关柜（1）的生命周期信息的计算机辅助方法，其中：
- 在从规划设计（4）开始的对开关柜（1）进行构建的期间，至少将安装模块（9a-9c）的数据表信息A和与所述安装模块在工业装置中的使用相关的功能信息B关联在一起，从而在独立的开关柜标识符（8）下将所述信息存储在中央的存档数据库（3）中的数据记录中，其中：
- 在对开关柜（1）进行技术验收的情况下，在至少将数据表信息A考虑在内的情况下将开关柜（1）的测试和验收信息C添加到数据集中，其中规划设计（4）包括电气型和电子型安装模块（9a-9c）的三维安装布局和虚拟布线，并且其中所述安装模块（9a-9c）通过顶帽式导轨安装在开关柜（1）的内部，
- 在开关柜（1）进行试运行的期间，将开关柜（1）的补充试运行信息D通过分散的用户终端（5）添加到存档数据库（3）的数据记录中，
其特征在于，当所有必要的测试和验收信息C都已被添加至存档数据库（3）时，借助于分散的用户终端（5）通过对存档数据库（3）进行访问的文档服务器（2）来启动开关柜（1）的试运行放行，所述必要的测试和验收信息C是对于测试和验收信息C的完整性来说必要的并且是通过所存储的已安装的安装模块（9a-9c）的数据表信息A获得的，
其中在开关柜（1）出现故障的情况下，将开关柜（1）的故障信息G自动地或通过用户借助于用户终端（5）添加到存档数据库（3）中，并且其中故障信息G包括超出允许的工作温度，并且
其中信息A至D的备份副本被存储在控制柜中的屏蔽数据载体上。
2.根据权利要求1所述的计算机辅助方法，其特征在于，在将开关柜（1）投入运行后执行维护或维修的情况下，将开关柜（1）的维护信息E或维修信息F通过用户借助于分散操作的用户终端（5）添加到存档数据库（3）中，以更新与当前的开关柜设备相关的信息。
3.根据权利要求2所述的计算机辅助方法，其特征在于，为了执行维修，访问开关柜（1）所依赖的三维的规划设计（4），从而使用由此得出的设计信息H来决定是在现场（X）还是在远程车间（Y）中执行维修。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的计算机辅助方法，其特征在于，在授权输入开关柜标识符（8）之后通过分散操作的用户终端（5）调用开关柜（1）的当前生命周期信息，从而对存储在存档数据库（3）中的信息A、B、C、D、E、F、G进行可视化和调整，先前输入的信息的历史保持不变地存储在存档数据库（3）中。
5.根据权利要求4所述的计算机辅助方法，其特征在于，根据用户配置文件对开关柜（1）的生命周期信息的检索进行过滤。
6.一种用于收集和处理用于工业装置的开关柜（1）的生命周期信息的系统，其具有文档服务器（2），所述文档服务器将基于规划设计（4）安装在开关柜（1）中的安装模块（9a-9c）的数据表信息A和与所述安装模块在开关柜设备中的使用相关的功能信息B关联在一起，从而在独立的开关柜标识符（8）下将所述信息存储在中央的存档数据库（3）中的数据记录中，用户在至少将数据表信息A考虑在内的情况下通过文档服务器（2）借助于分散的用户终端（5）将开关柜（1）的测试和验收信息C添加到中央的存档数据库（3）的数据记录中，其中规划设计（4）包括电气型和电子型安装模块（9a-9c）的三维安装布局和虚拟布线，并且其中所述安装模块（9a-9c）通过顶帽式导轨安装在开关柜（1）的内部，其中用户在使开关柜（1）进行试运行期间通过分散的用户终端（5）将与开关柜（1）相关的附加试运行信息D以可检索的方式添加到存档数据库（3）的数据记录中，其特征在于，所述系统的设计目的在于，基于通过被添加至存档数据库（3）的所存储的已安装的安装模块（9a-9c）的数据表信息A而获得的所有必要的测试和验收信息C，借助于分散的用户终端（5）通过对存档数据库（3）进行访问的文档服务器（2）来触发开关柜（1）的试运行，
其中在开关柜（1）出现故障的情况下，将开关柜（1）的故障信息G自动地或通过用户借助于用户终端（5）添加到存档数据库（3）中，并且其中故障信息G包括超出允许的工作温度，并且
其中信息A至D的备份副本被存储在控制柜中的屏蔽数据载体上。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，安装模块（9a-9c）各自都设有独立的明确标识符（10），其设置在安装模块（9a-9c）之中或之上从而可被识读。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，存档数据库（3）的数据记录包含对所述开关柜（1）所基于的三维的规划设计（4）的引用，以用于访问存储在CAD数据库（11）中的设计信息H。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，图像文档文件（12）被附加于包含在存档数据库（3）中的测试和验收信息C和/或试运行信息D。
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