DE102012205709A1 - Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems und Antriebssystem - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren dient zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems (100), wobei das elektrische Antriebssystem umfasst: eine Anzahl von Steuergeräten (2_1 bis 2_n), wobei ein jeweiliges Steuergerät eine Firmware (3) in einer Steuergeräte-Version speichert, und ein mit den Steuergeräten gekoppeltes, übergeordnetes Verwaltungsgerät (4), das eine Firmware (5) für ein jeweiliges Steuergerät in einer Verwaltungsgeräte-Version speichert. Bei einem Hochfahren des elektrischen Antriebssystems werden automatisiert folgende Schritte durchgeführt: Überschreiben der Firmware in der Steuergeräte-Version mit der Firmware in der Verwaltungsgeräte-Version in einem jeweiligen Steuergerät, falls die Firmware in der Steuergeräte-Version nicht mit der Firmware in der Verwaltungsgeräte-Version übereinstimmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems und ein elektrisches Antriebssystem.
  • Mikroprozessorbasierte Geräte weisen üblicherweise eine so genannte Firmware auf. Firmware ist in der Regel Software, die in das Gerät eingebettet ist. Die Firmware ist beispielsweise in einem Flash-Speicher, einem EPROM, EEPROM oder ROM gespeichert und durch den Anwender nicht oder nur mit speziellen Mitteln bzw. Funktionen austauschbar.
  • Der Begriff Firmware rührt daher, dass die Firmware funktional fest (firm) mit der Hardware verbunden ist. Die Firmware nimmt in der Regel eine Zwischenstellung zwischen einer Geräte-Hardware und einer Geräte-Anwendungssoftware (den ggf. austauschbaren Programmen des Gerätes) ein.
  • Bei einem elektrischen Antriebssystem mit mikroprozessorbasierten Steuergeräten wird in der Regel die ordnungsgemäße Handhabung von Steuergeräte-Firmware-Versionen mittels eines definierten Prozesses beim Betreiber des Antriebssystems sichergestellt. Dies führt jedoch zu einem hohen organisatorischen Aufwand beim Betreiber.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems und ein elektrisches Antriebssystem zur Verfügung zu stellen, die eine einfache und zuverlässige Handhabung von Steuergeräte-Firmware-Versionen ermöglichen.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Antriebssystem nach Anspruch 4.
  • Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, deren Wortlaut hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird.
  • Das Verfahren dient zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems. Das elektrische Antriebssystem umfasst: eine Anzahl von mikroprozessorbasierten bzw. FPGA-basierten (FPGA, Field Programmable Gate Array) Steuergeräten, beispielweise mindestens zwei Steuergeräte, wobei ein jeweiliges Steuergerät eine herkömmliche Firmware in einer Steuergeräte-Version, beispielsweise in einem Flash-Speicher, speichert und ausführt. Es kann sich um typgleiche Steuergeräte handeln oder es können Steuergeräte verschiedenen Typs vorhanden sein, beispielsweise Steuergeräte in Form von Frequenzumrichtern, Servoumrichtern, I/O-Systemen, usw.
  • Weiter umfasst das elektrische Antriebssystem ein mit den Steuergeräten, beispielsweise über einen herkömmlichen Feldbus, gekoppeltes, übergeordnetes Verwaltungsgerät, beispielsweise in Form eines Industrie-PCs, das bzw. der eine Firmware für ein jeweiliges Steuergerät in einer Verwaltungsgeräte-Version, beispielsweise in einem Flash-Speicher, speichert. Die Verwaltungsgeräte-Version bezeichnet diejenige Version der Firmware für ein jeweiliges Steuergerät, die im Verwaltungsgerät gespeichert ist. Üblicherweise wird für einen Typ von Steuergerät genau eine Verwaltungsgeräte-Version in dem Verwaltungsgerät gespeichert. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass für typgleiche Steuergeräte unterschiedliche Verwaltungsgeräte-Versionen in dem Verwaltungsgerät gespeichert werden, die steuergerätespezifisch, beispielsweise in Abhängigkeit von einer spezifischen Steuergerätekennung, zugeordnet werden.
  • Bei einem Hochfahren (Einschalten, Starten) des elektrischen Antriebssystems werden automatisiert, d.h. ohne eine Benutzerinteraktion, folgende Schritte durchgeführt: Laden der zugehörigen Verwaltungsgeräte-Version (gegebenenfalls steuergerätespezifisch) in ein jeweiliges Steuergerät und Überschreiben der Firmware in der Steuergeräte-Version mit der geladenen Firmware in der Verwaltungsgeräte-Version in einem jeweiligen Steuergerät, falls die Firmware in der Steuergeräte-Version nicht mit der Firmware in der Verwaltungsgeräte-Version übereinstimmt.
  • Insbesondere erfolgt ein Überschreiben der Firmware in der Steuergeräte-Version mit der geladenen Firmware in der Verwaltungsgeräte-Version in einem jeweiligen Steuergerät, falls die Firmware in der Steuergeräte-Version jünger ist als die Firmware in der Verwaltungsgeräte-Version, d.h. es erfolgt für diesen Fall ein Firmware-Downgrade.
  • Bei einem Hochfahren des Antriebssystems überprüft das Verwaltungsgerät automatisiert die Firmware auf den, insbesondere sämtlichen, Steuergeräten und führt falls erforderlich Firmware-Upgrades oder Firmware-Downgrades durch, sodass sich nach dem Hochfahren automatisch ein gewünschter Firmware-Stand auf den Steuergeräten einstellt. Um eine andere Firmware-Version auf ein oder mehrere Steuergeräte zu installieren kann die gewünschte Firmware als die Verwaltungsgeräte-Version auf das Verwaltungsgerät geladen und dort gespeichert werden. Es können auch mehrere Firmware-Versionen auf dem Verwaltungsgerät gespeichert werden, wobei eine der Versionen als die Verwaltungsgeräte-Version gekennzeichnet sein muss.
  • Das elektrische Antriebssystem kann weiter mindestens ein mit dem Verwaltungsgerät gekoppeltes Bediengerät umfassen, das eine Firmware für ein jeweiliges Steuergerät in einer Update-Verwaltungsgeräte-Version speichert, wobei die Firmware in der Verwaltungsgeräte-Version in dem Verwaltungsgerät mit der Firmware in der Update-Verwaltungsgeräte-Version überschrieben wird, falls die Firmware in der Verwaltungsgeräte-Version nicht mit der Firmware in der Update-Verwaltungsgeräte-Version übereinstimmt. Alternativ zu einem Überschreiben können die Firmware in der Update-Verwaltungsgeräte-Version und die Firmware in der Verwaltungsgeräte-Version gleichzeitig im Verwaltungsgerät gespeichert sein, wobei die Firmware in der Update-Verwaltungsgeräte-Version als die zu verwendende oder gültige Version gekennzeichnet werden kann.
  • Bevorzugt erfolgt mittels des Bediengeräts ein Projektieren des elektrischen Antriebssystems umfassend ein Auswählen einer vorgegebenen Version der Firmware eines jeweiligen Steuergeräts aus einer vorgegebenen Menge von unterschiedlichen Versionen und ein Festlegen der ausgewählten Version als die Update-Verwaltungsgeräte-Version. Beim Projektieren des elektrischen Antriebssystems werden in der Regel sämtliche notwendigen Komponenten des elektrischen Antriebssystems, einschließlich der Steuergeräte, aus einer vorgegebenen Menge von Komponenten ausgewählt und geeignet miteinander gekoppelt. Im Zuge des Projektierens kann nach einer Auswahl eines Steuergeräts auch dessen Firmware ausgewählt werden. Mittels des Bediengeräts kann nun die ausgewählte Firmware auf das Verwaltungsgerät geladen und als die Verwaltungsgeräte-Version registriert werden, so dass bei einem Hochfahren zunächst geprüft wird, ob unterschiedliche Versionen bzw. Stände vorliegen, und falls ja, diese Firmware auf das entsprechende Steuergerät geladen und gespeichert bzw. persistiert wird.
  • Das elektrische Antriebssystem umfasst eine Anzahl von Steuergeräten, wobei ein jeweiliges Steuergerät eine Firmware in einer Steuergeräte-Version speichert, und ein mit den Steuergeräten gekoppeltes, übergeordnetes Verwaltungsgerät, das eine Firmware für ein jeweiliges Steuergerät in einer Verwaltungsgeräte-Version speichert. Die Steuergeräte und das Verwaltungsgerät sind dazu ausgebildet, das oben genannte Verfahren auszuführen.
  • Das elektrische Antriebssystem kann ein mit dem Verwaltungsgerät gekoppeltes Bediengerät umfassen.
  • Das elektrische Antriebssystem kann eine Anzahl von Elektromotoren umfassen, wobei einem jeweiligen Elektromotor eines der Steuergeräte in Form eines Frequenzumrichters oder eines Servoumrichters zugeordnet sein kann. Es besteht die Möglichkeit, dass einem einzelnen Steuergerät genau ein oder auch zwei oder mehr als zwei Elektromotoren zugeordnet sind, beispielsweise für den Fall von so genannten Zwei- oder Mehrachsanwendungen, bei dem ein einzelner Frequenzumrichter oder Servoumrichter zwei oder mehr als zwei Elektromotoren ansteuert.
  • Das elektrische Antriebssystem kann eine Anzahl von herkömmlichen Sensoren und Aktoren umfassen, beispielsweise in Form herkömmlicher I/O-Komponenten, wobei einem jeweiligen Sensor und/oder Aktor bzw. einer Gruppe von Sensoren und/oder Aktoren eines der Steuergeräte zugeordnet ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, die Ausführungsformen der Erfindung darstellt. Hierbei zeigt schematisch:
  • 1 ein elektrisches Antriebssystem mit mehreren Steuergeräten in Form von Frequenzumrichtern mit einer erfindungsgemäßen Firmware-Versionsverwaltung der Frequenzumrichter.
  • 1 zeigt ein elektrisches Antriebssystem 100 mit mehreren, beispielsweise zwei oder drei, Steuergeräten in Form von Frequenzumrichtern 2_1 bis 2_n, wobei die Steuergeräte 2_1 bis 2_n jeweils eine Firmware 3 in einer Steuergeräte-Version speichern bzw. persistieren.
  • Weiter ist ein mit den Steuergeräten 2_1 bis 2_n über einen herkömmlichen Feldbus gekoppeltes, übergeordnetes Verwaltungsgerät 4 vorgesehen, das eine Firmware 5 für ein jeweiliges Steuergerät 2_1 bis 2_n in einer Verwaltungsgeräte-Version speichert.
  • Das Antriebssystem 100 umfasst ferner ein erstes Bediengerät in Form eines Personal Computers (PC) 6_1 mit einer Service-Software zur Wartung bzw. zum Service des Antriebssystems 100 und ein zweites Bediengerät in Form eines herkömmlichen Personal Computers 6_2 mit einer Software zum Projektieren des elektrischen Antriebssystems. Die Bediengeräte 6_1 und 6_2 sind über eine geeignete Schnittstelle mit dem Verwaltungsgerät 4 koppelbar.
  • Exemplarisch sei im Folgenden angenommen, dass die Versionen der Firmware fortlaufend mit V1, V2, ..., Vm bezeichnet sind, wobei eine größere Versionsnummer eine neuere Firmware bezeichnet.
  • Bei einem Hochfahren des elektrischen Antriebssystems 100 wird automatisch wie folgt verfahren.
  • Das Verwaltungsgerät 4 überprüft zunächst die jeweilige Version der Firmware auf den Steuergeräten 2_1 bis 2_n. Wenn die Verwaltungsgeräte-Version der Firmware von der Steuergeräte-Version abweicht, erfolgt automatisch ein Firmware-Upgrade oder ein Firmware-Downgrade auf die Verwaltungsgeräte-Version. Ist beispielsweise die Verwaltungsgeräte-Version V2 und die Steuergeräte-Version ist V3, wird im Steuergerät die Version V3 durch die Version V2 überschreiben, d.h. es erfolgt ein Downgrade. Falls die Verwaltungsgeräte-Version beispielsweise V5 ist und die Steuergeräte-Version V1 ist, wird im Steuergerät die Version V1 durch die Version V5 überschreiben, d.h. es erfolgt ein Upgrade.
  • Ein typisches Nutzungs-Szenario unter Einbeziehung des Projektierungs-PCs 6_2 und des Service-PCs 6_1 kann sich beispielsweise wie folgt gestalten.
  • Die Steuergeräte 2_1 bis 2_n erhalten bei ihrer Herstellung die aktuellste Firmwareversion.
  • Bei der Projektierung des Antriebssystems 100 mittels des Projektierungs-PCs 6_2 wird die Version der Firmware der Steuergeräte 2_1 bis 2_n festgelegt, wobei auf dem Projektierungs-PCs 6_2 alle auswählbaren Versionen gespeichert sind.
  • Im Zuge eines so genannten Projektdownloads wird die Festlegung, welches Steuergerät welche Firmware-Version aufweisen soll, auf das Verwaltungsgerät 4 übertragen und dort abgelegt.
  • Bei einem nachfolgenden Starten des Antriebssystems 100 überprüft das Verwaltungsgerät 4 die Firmware auf den Steuergeräten 2_1 bis 2_n und führt eventuelle Upgrades oder Downgrades durch, d.h. die Firmware-Version der Steuergeräte 2_1 bis 2_n wird automatisch auf die im Projektierungs-PC 6_2 Projektierte angepasst. Somit werden automatisch Projekt und korrespondierendes Antriebssystem konsistent gehalten.
  • Im Service-Fall kann eine gewünschte Firmware-Version mittels des Service-PCs 6_1 auf das Verwaltungsgerät 4 geladen und als gewünschte Service-Update-Verwaltungsgeräte-Version registriert werden. Dies kann gegebenenfalls über ein Passwortkonzept blockiert werden, wenn ein Anlagenbetreiber bzw. ein Inbetriebnehmer das verhindern will. Bei zukünftigen Anlagenstarts wird die derart geladene Firmware-Version dann auf das entsprechende Steuergerät übernommen. Um ein zuvor projektiertes Antriebssystem nach einem solchen Service-Update aktuell zu halten, kann die derart geladene Firmware-Version in dem entsprechenden Projekt offline aktualisiert werden.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems (100), wobei das elektrische Antriebssystem umfasst: – eine Anzahl von Steuergeräten (2_1 bis 2_n), wobei ein jeweiliges Steuergerät eine Firmware (3) in einer Steuergeräte-Version speichert, und – ein mit den Steuergeräten gekoppeltes, übergeordnetes Verwaltungsgerät (4), das eine Firmware (5) für ein jeweiliges Steuergerät in einer Verwaltungsgeräte-Version speichert, – wobei bei einem Hochfahren des elektrischen Antriebssystems automatisiert folgende Schritte durchgeführt werden: – Überschreiben der Firmware in der Steuergeräte-Version mit der Firmware in der Verwaltungsgeräte-Version in einem jeweiligen Steuergerät, falls die Firmware in der Steuergeräte-Version nicht mit der Firmware in der Verwaltungsgeräte-Version übereinstimmt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Antriebssystem umfasst: – mindestens ein mit dem Verwaltungsgerät gekoppeltes Bediengerät (6_1, 6_2), das eine Firmware für ein jeweiliges Steuergerät in einer Update-Verwaltungsgeräte-Version speichert, wobei die Firmware in der Verwaltungsgeräte-Version in dem Verwaltungsgerät mit der Firmware in der Update-Verwaltungsgeräte-Version überschrieben wird, falls die Firmware in der Verwaltungsgeräte-Version nicht mit der Firmware in der Update-Verwaltungsgeräte-Version übereinstimmt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Schritte: – mittels des Bediengeräts Projektieren des elektrischen Antriebssystems umfassend ein Auswählen einer vorgegebenen Version der Firmware eines jeweiligen Steuergeräts aus einer vorgegebenen Menge von unterschiedlichen Versionen als die Update-Verwaltungsgeräte-Version.
  4. Elektrisches Antriebssystem, umfassend: – eine Anzahl von Steuergeräten (2_1 bis 2_n), wobei ein jeweiliges Steuergerät eine Firmware (3) in einer Steuergeräte-Version speichert, und – ein mit den Steuergeräten gekoppeltes, übergeordnetes Verwaltungsgerät (4), das eine Firmware (5) für ein jeweiliges Steuergerät in einer Verwaltungsgeräte-Version speichert, – wobei die Steuergeräte und das Verwaltungsgerät dazu ausgebildet sind, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auszuführen.
  5. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch - mindestens ein mit dem Verwaltungsgerät gekoppeltes Bediengerät (6_1, 6_2).
  6. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch, – eine Anzahl von Elektromotoren (1_1 bis 1_n), wobei mindestens einem Elektromotor ein Steuergerät in Form eines Frequenzumrichters oder eines Servoumrichters zugeordnet ist.
  7. Elektrisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch, – eine Anzahl von Sensoren und Aktoren, wobei einem jeweiligen Sensor und/oder Aktor ein Steuergerät zugeordnet ist.
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