DE10118072A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Sicherung der Gültigkeit und Verwaltung von motorspezifischen Daten - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Sicherung der Gültigkeit und Verwaltung von motorspezifischen DatenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Sicherung der Gültigkeit und Verwaltung motorspezifischer Daten. Die motorspezifischen Daten sind auf einen Datenträger einer Komponente oder Teilkomponente eines elektrischen Antriebes abgespeichert. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, vor dem Austausch der Komponente oder Teilkomponente die motorspezifischen Daten redundant zu halten und nach dem Austausch eine Überprüfung der Datenredundanz vorzunehmen.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Sicherung der
Gültigkeit und Verwaltung von motorspezifischen Daten. Aus dem Stand der Technik bei
Antrieben ist es bekannt, bei Verwendung eines Drehzahlgebers dort einen
programmierbaren Speicher (EEPROM) vorzusehen in den motorspezifische Daten
geschrieben werden. Diese Daten sind dann bei der Initialisierung des Systems abrufbar
und die entsprechende Antriebssteuerung bzw. Antriebsregelung ist damit in der Lage das
System optimal zu betreiben. Zu diesen Daten gehören Motorparameter wie z. B. Leistung,
Drehzahl, Strom, Spannung, Induktivität, etc., weiterhin Verwaltungsdaten wie z. B.
Bauteilnummer, Motornummer usw.. Es sind dort aber auch spezifische Daten des
einzelnen Motors z. B. von einem Synchronmotor die Offsetwinkel zwischen der Lage der
Ständerwicklungen und dem magnetischen Fluss des Rotors sowie zwischen Ruhelage und
der Nullage des Rotorlagegebers abgelegt. Diese Winkel werden dem Stand der Technik
entsprechend zu einem Offsetwinkel zusammengefaßt, der vor der Erstinbetriebnahme des
Antriebs bestimmt und dann im EEPROM des Rotorlagegebers abgelegt wird. Zur
Bestimmung dieses Winkels muß bei der Inbetriebnahme der Motor ohne Last sein und
entsprechend eines bestimmten Verfahrens bestromt werden. Der dabei bestimmte
Offsetwinkel wird im EEPROM des Rotorlagegebers abgelegt und steht dem Steuergerät
bzw. der Regelung zur Verfügung.
Ist nun im Servicefall beispielsweise der Austausch eines Rotorlagegebers erforderlich, ist
es notwendig die Daten die auf dem EEPROM abgespeichert sind auf das neue EEPROM
zu überschreiben. Dieses erfordert einen hohen Zeitaufwand und zusätzlich eine sorgfältige
Arbeitsweise, um zu verhindern, dass falsche Daten in das EEPROM abgelegt werden.
Außerdem muß der individuelle Offsetwinkel neu bestimmt werden, was das Abkoppeln
der Last vom Motor erfordert. Alternativ zu dieser Neubestimmung ist aus DE 41 20 032 C1
eine Vorrichtung bekannt, womit ein definierter Winkel zwischen Rotorlagegeber und
Ständer des Motors eingestellt werden kann.
Diese Vorrichtung sorgt allerdings nicht dafür, dass die auf dem EEPROM des
Rotorlagegebers befindlichen Daten wieder in das neue EEPROM überschrieben werden.
Außerdem muss die Lage des Rotorlagegebers zum Motorgehäuse individuell justiert
werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die aus dem Stand der Technik
bekannten Nachteile zu verbessern und eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zu schaffen,
wodurch die Austauschbarkeit einer Komponente oder einer Teilkomponente des
Antriebssystems vereinfacht wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst,
vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2-3 und 5-8.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung schlägt zur Beseitigung des Problems vor, die
motorspezifischen Daten wieder in das ausgetauschte EEPROM zu schreiben, indem
mindestens ein weiteres außerhalb des Rotorlagegebers befindliches EEPROM angeordnet
wird, in welchem die motorspezifischen Daten redundant gehalten werden. Dieses
EEPROM kann beispielsweise auf der Platine der Steuereinrichtung oder auf dem
Antriebssteuergerät angeordnet sein. Es ist aber nicht erforderlich das EEPROM an einer
bestimmten Stelle zu plazieren. Erfindungsgemäß bleibt beim Austausch einer
Komponente oder Teilkomponente eines Antriebsystems die motorspezifischen Daten in
einem der beiden EEPROMs vorhanden und können nach dem Austausch der Komponente
in das neu hinzugekommene EEPROM überschrieben werden. Eine Komponente kann
dabei der Rotorlagegeber, das Antriebssteuergerät, die Steuereinrichtung oder ähnliches
sein. Als Teilkomponente kann auch das EEPROM an sich betrachtet werden, falls es
einen Defekt aufweist und deshalb getauscht werden muss. Eine Steuereinrichtung
überprüft jeweils in der Initialisierungsphase ob die Datensätze der beiden EEPROMs
übereinstimmen oder nicht. Ist nun ein Austausch eines Rotorlagegebers bzw. des
dazugehörigen EEPROMs erfolgt, können die Daten von dem außerhalb des
Rotorlagegebers befindlichen EEPROM auf das EEPROM des Rotorlagegebers
überschrieben werden ohne dass der Servicemann eine entsprechende Eingabe der Daten
vornehmen muß. Selbiges gilt auch für den umgekehrten Fall, dass beispielsweise das
außerhalb des Rotorlagegebers befindliche EEPROM ausgetauscht wird, wenn
beispielsweise ein defektes Antriebssteuergerät getauscht werden muss.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass vor dem Austausch einer Komponente
oder Teilkomponente die motorspezifischen Daten redundant gehalten werden. Die
redundante Datenhaltung kann entweder in einem wie oben beschriebenen zweiten
EEPROM erfolgen, oder die motorspezifischen Daten können auch in eine
Speichereinrichtung einer übergeordneten Maschinensteuerung oder dergleichen abgelegt
werden. Nach dem Austausch einer Komponente oder Teilkomponente wird eine
Überprüfung der Datenredundanz vorgenommen und bei Datenungleichheit die gültigen
motorspezifischen Daten in die ausgetauschte Komponente oder Teilkomponente
geschrieben. Die Auswahl der gültigen Daten kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass
eine zusätzliche Speichereinheit einen dritten Datensatz zur Verfügung stellt wodurch dann
anhand einer 2-aus 3-Entscheidung die richtigen Daten ermittelt und überschrieben werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor der Inbetriebnahme drei Möglichkeiten vor, die
bei Nichtübereinstimmung der Daten in den beiden EEPROMs angewendet werden:
- a) Enthält ein EPROM keine oder korrupte Daten (Checksummenfehler, etc.) wird der Inhalt mit den Daten des anderen EEPROMs neu überschrieben. Dieses kann z. B. der Fall sein, wenn ein Rotorlagegeber getauscht worden ist.
- b) Enthalten beide EEPROMs gültige, aber nicht übereinstimmende Daten wird der Bediener aufgefordert über das Steuergerät eine eindeutige Kennung (z. B. Motornummer) am Steuergerät einzugeben anhand derer der gültige Datensatz ausgewählt werden kann. Das jeweils andere EEPROM wird dann mit diesem Datensatz beschrieben, so dass die Datenredundanz wieder hergestellt ist. Dieses kann dann der Fall sein, wenn beispielsweise ein Rotorlagegeber im Austauschverfahren installiert wird und das dort befindliche EEPROM einen Datensatz eines anderen Motors enthält. Die Eingabe eines eindeutigen Datums, beispielsweise der Motornummer bringt dann die Klarheit darüber, welcher Datensatz der richtige ist.
- c) Sind drei Datensätze vorhanden, wird der doppelt vorhandene Datensatz als der richtige anerkannt und auf diesen Datenträger überschrieben, welcher die dadurch als falsch definierten Daten enthält.
Die Eingangs beschriebene Justiervorrichtung aus der DE 41 20 023 C1 geht von der
Überlegung aus, dass der zweigeteilte Justagering bei der Erstinbetriebnahme des Motors
entsprechend optimaler Motorbedingung manuell justiert wird. Durch die formschlüssige
Zweiteilung kann dann der Rotorlagegeber leicht getauscht werden. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung bzw. das zugehörige Verfahren schlägt zur Vereinfachung vor, den
Justagering einstückig so auszugestalten, dass eine Fixierung direkt bei der Montage
vorgenommen werden kann, ohne dass bis dahin auf die optimale Winkellage geachtet
werden muss. Die Bestimmung des Winkels zwischen Rotor und Ständerfeld (Feldspulen)
wird dann durch eine Bestromung der Feldspulen vorgenommen. Dabei ist der
Elektromotor lastfrei. Nun stellt sich am Rotorlagegeber ein bestimmter Winkelwert ein,
der im EEPROM im Rotorlagegebers bzw. auch des zweiten EEPROMs hinterlegt wird.
Ein Austausch des Rotorlagegebers erfordert jetzt nur noch die exakte Weitergabe des
erstmalig ermittelten Winkelwertes. Es ergibt sich dadurch der Vorteil, dass bei der
erstmaligen Justage ein geringerer Aufwand als bisher erforderlich ist, dass ein einfacher
Justagering für den Rotorlagegeber verwendet werden kann und dass eine einheitliche
Lösung für alle Elektromotorarten damit möglich ist.
Zur Anwendung der Vorrichtung bzw. des Verfahrens ist es darüber hinaus notwendig
zwischen den folgenden Komponenten eindeutige reproduzierbare Lagezuordnungen zu
gewährleisten, die bei einem Austausch wieder hergestellt werden können.
- 1. Zwischen dem Rotor des Motors und der Tachoscheibe des Rotorlagegebers. Dafür sorgt beispielsweise eine aus dem Stand der Technik bekannte Verstiftung.
- 2. Zwischen der Tachoscheibe und dem Rotorlagegebergehäuse. Dieses wird durch den Hersteller des Rotorlagegebers gewährleistet.
- 3. Zwischen dem Rotorlagegebergehäuse und dem Motorgehäuse. Hierfür kann eine gemäß dem Stand der Technik bekannte formschlüssige Fixierungseinrichtung sorgen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemässe Verfahren wird anhand
der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1, den schematischen Aufbau eines Synchronmotors,
Fig. 2 einen auf die Motorachse aufgesteckten Rotorlagegeber,
Fig. 3 die verschiedenen Komponenten, die zum Betrieb des Synchronmotors
erforderlich sind.
Fig. 1 zeigt einen Elektromotor 1 auf den die erfindungsgemässe Vorrichtung bzw. das
erfindungsgemässe Verfahren anwendbar ist. In einem Motorgehäuse 10 befinden sich
Feldspulen u, v, w welche das sogenannte Drehfeld erzeugen. Diese Wicklungen sind in
einem bestimmten Winkelabstand zueinander angeordnet, welcher hier beispielsweise
120° aufweist. Abhängig von der Anzahl der Feldspulen sind auch kleinere
Winkelabschnitte möglich. Innerhalb des Drehfeldes ist ein Rotor 2 dargestellt auf dem
Permanentmagnete angeordnet sind. Der Rotor 2 dreht sich dabei um die Achse 3. Die
Feldwicklungen u, v, w sind dann in das Motorgehäuse 10 montiert, wobei die Lage der
Feldwicklungen gegenüber dem Motorgehäuse 10 je nach Toleranzen und Montage
motorspezifisch unterschiedlich sein kann. Um eine optimale Bestromung der
Feldwicklungen u, v, w zu gewährleisten muss die Lage des Rotors 2 gegenüber der
Feldwicklungen u, v, w bekannt sein. Diese kann durch einen in Fig. 2 dargestellten
Rotorlagegeber 4 ermittelt werden. Dieser Rotorlagegeber 4 ist mittels
Fixierungseinrichtungen 5 formschlüssig am Motorgehäuse 10 des Motors 1 befestigt.
Innerhalb des Rotorlagegeber existiert eine eindeutige Zuordnung eines Nullimpulses und
einer geberinternen Positionscodierung wodurch die absolute Lageinformation möglich ist.
Auf der Achse 3 ist eine Tachospur 6 drehfest mittels Verstiftung 7 angebracht. Die
Tachospur 6 dreht sich an einer optischen Abtastvorrichtung 8 vorbei, wobei dann in der
optischen Abtastvorrichtung 8 Signale erzeugt werden, die repräsentativ sind für die Lage
des Rotors 2. Die in der optischen Abtastvorrichtung 8 erzeugten Signale können über eine
Signalleitung 9 abgegriffen werden. Über eine serielle Verbindung, eine Nullimpulsspur
oder einen Analogkanal können die Signale analog oder digital abgegriffen werden.
Um wie bereits erwähnt eine optimale Bestromung der Feldspulen u, v, w zu gewährleisten
wird der Rotor 2 bezüglich der Feldspulen u, v, w in eine elektrisch exakt definierte Position
gebracht. Dieses geschieht dadurch, dass beispielsweise die Feldspulen u und v
gleichermaßen bestromt werden, wodurch sich der Rotor 2 in eine Mittelposition gemäss
Fig. 1 zwischen den Feldspulen u und v positioniert. Welcher Winkellage diese Position
entspricht kann durch den in Fig. 2 dargestellten Rotorlagegeber 4 ermittelt werden. Es sei
hierbei noch erwähnt, dass diese Vorgehensweise nur dann möglich ist wenn der Motor
keine Last anzutreiben hat. Dadurch wird auch erkennbar, dass das Abkuppeln der Last im
Servicefall einen sehr hohen Aufwand bedeutet. Wie bereits erwähnt, ist der
Rotorlagegeber 4 mittels Fixierungseinrichtung 5 formschlüssig mit dem Motorgehäuse 10
verbunden. Dabei können die Fixierungseinrichtungen 5 so ausgestaltet sein, dass eine
exakte Position, beispielsweise durch eine Passung, des Rotorlagegebers 4 gegenüber dem
Motorgehäuse 10 möglich ist. Es bleibt allerdings durch Fertigungstoleranzen
hervorgerufen ein Problem, die Feldspulen u, v, w in eine exakte Lage zum Motorgehäuse
10 zu bringen. Die nun erfolgte Bestromung der Feldspulen u und v bringen den Rotor 2 in
die definierte Lage und der Rotorlagegeber 4 ermittelt hierzu die exakte Winkelposition.
Diese somit ermittelte motorindividuelle Winkelposition wird in den in Fig. 3 dargestellten
EEPROMs 11 im Rotorlagegeber 4 und in der Steuereinrichtung 14 zusammen mit
weiteren Motorparametern abgelegt.
In Fig. 3 ist der Elektromotor 1 mit dem Rotorlagegeber 4, welcher in definierter Lage mit
dem Motorgehäuse 10 verbunden ist dargestellt. Der Elektromotor 1 verfügt
weiterhin über eine Abtriebswelle 12 die zur Justierung des Motors lastfrei ist. Der
Rotorlagegeber 4 ist mittels einer Signalleitung 13 mit einer Steuereinrichtung 14
verbunden. Die Steuereinrichtung 14 übernimmt im eigentlichen Betriebsfall die
Funktion den Elektromotor 1 auf eine exakte Winkelposition, Drehzahl bzw.
Moment zu regeln. Mittels einer Signalleitung 15 ist an die Steuereinrichtung 14 ein
Antriebssteuergerät 16 angeschlossen, der wiederum durch die Motorzuleitung 17
mit dem Elektromotor 1 verbunden ist. Die nun für den Motor erforderlichen
Parameter wie sie bereits einleitend erwähnt wurden, im speziellen die exakte
Winkelposition, werden in den EEPROMs 11 am Rotorlagegeber 4 des
Elektromotors 1 bzw. auf der Steuereinrichtung 14 in einem dort befindlichen
EEPROM 11 abgelegt. Das außerhalb des Rotorlagegebers 4 befindliche EEPROM
11 kann an jeder beliebigen Stelle angeordnet sein. Weiterhin ist der
Steuereinrichtung 14 eine Eingabeeinrichtung zugeordnet.
1
Elektromotor
u, v, w Feldspulen
u, v, w Feldspulen
2
Rotor
3
Achse
4
Rotorlagegeber
5
Fixierungseinrichtung
6
Tachospur
7
Verstiftung
8
optische Abtastvorrichtung
9
Signalleitung
10
Motorgehäuse
11
EEPROM
12
Abtriebswelle
13
Signalleitung
14
Steuereinrichtung
15
Signalleitung
16
Antriebssteuergerät
17
Motorzuleitung
18
Eingabeeinrichtung
Claims (8)
1. Vorrichtung zum Austausch einer Komponente oder Teilkomponente eines
Antriebsystems, wobei das Antriebssystem mindestens aus den Komponenten
Elektromotor (1), Rotorlagegeber (4) und Antriebssteuergerät (16) besteht, dass der
Rotorlagegeber (4) eine Speichereinrichtung (11) aufweist, worin motorspezifische
Daten abgelegt sind und der Rotorlagegeber (4) durch eine dessen Position
darstellende Fixierungseinrichtung (5) formschlüssig am Motorgehäuse (10)
befestigbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine zusätzliche, außerhalb des Rotorlagegebers (4) befindliche
Speichereinrichtung (11) zur redundanten Datenspeicherung der motorspezifische
Daten vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Vergleich der redundant gehaltenen Daten eine Steuereinrichtung (14)
vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (14) bei der Initialisierung des Antriebssystems zum
Vergleich der Daten vorgesehen ist.
4. Verfahren zum Austausch einer Komponente oder Teilkomponente eines
Antriebsystems, wobei das Antriebssystem mindestens aus den Komponenten
Elektromotor (1), Rotorlagegeber (4) und Antriebssteuergerät (16) besteht, dass der
Rotorlagegeber (4) eine Speichereinrichtung (11) aufweist, worin motorspezifische
Daten abgelegt sind und der Rotorlagegeber (4) durch eine dessen Position
darstellende Fixierungseinrichtung (5) formschlüssig am Motorgehäuse (10)
befestigbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Austausch einer Komponente oder Teilkomponente die
motorspezifischen Daten redundant gehalten werden, dass nach dem Austausch einer
Komponente oder Teilkomponente eine Überprüfung der Datenredundanz
vorgenommen wird und dass bei Datenungleichheit die gültigen motorspezifischen
Daten in die ausgetauschte Komponente oder Teilkomponente geschrieben werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Datenungleichheit durch Bildung einer Checksumme festgestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Datenungleichheit durch den Vergleich mit einem eindeutigen Datum
festgestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gültigkeit der motorspezifischen Daten durch Bildung einer Checksumme
festgestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gültigkeit der motorspezifischen Daten durch dreifach redundante
Datenhaltung und 2-aus 3-Entscheidung festgestellt wird.
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