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Die Erfindung bezieht sich auf ein dezentrales Antriebssystem mit einer Steuereinrichtung und wenigsten einem Frequenzumrichtermodul, die mittels eines Bussystems miteinander verbunden sind.
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Ein derartiges dezentrales Antriebssystem ist im Handel erhältlich (Kurzbeschreibung mit dem Titel ”Schaltschrankloses Dezentralisieren mit SIMATIC ET 200”, März 2003). Dieses im Handel erhältliche dezentrale Antriebssystem weist eine Peripheriestation auf, die aus einem Basismodul und maximal sieben Erweiterungsmodulen besteht. Als Erweiterungsmodule stehen unter anderem ein Motorstartermodul, ein Stromversorgungsmodul und ein Frequenzumrichtermodul zur Verfügung. Die Erweiterungsmodule werden über integrierte Steckverbinder nebeneinander aufgebaut. Dabei werden alle notwendigen Signalleitungen und Hilfsspannungen für Ein- und Ausgänge durchgeschliffen. Die Module können im Servicefall getauscht werden, ohne dass die ganze Station auseinandergebaut werden muss.
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Das Frequenzumrichtermodul, von dem bis zu sechs Module in die Peripheriestation gesteckt werden können, ist zur Drehzahlsteuerung für Drehstrom-Normmotoren bis zu 1,5 kW einsetzbar. Die komplette Funktionalität eines Frequenzumrichters ist in diesem Modul integriert. Das Basismodul dieser Peripheriestation kann mit oder ohne SPS-Funktionalität ausgestattet sein. Ist das Basismodul ohne SPS-Funtionalität ausgestattet, so ist eine zentrale Steuereinrichtung, auch als zentrales Automatisierungsgerät bezeichnet, notwendig, mit der die Peripheriestation mittels einem Bussystem verbunden ist. Als Bussystem ist beispielsweise PROFIBUS DP vorgesehen.
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Zur Konfiguration der Erweiterungsmodule dieser Peripheriestation werden Parameter benötigt. Das Motorstartermodul benötigt nur sehr wenige Parameter, die beim Hochlauf, der nach einem Netz-Ein startet, automatisch von der zentralen Steuereinrichtung übertragen werden. Beim Frequenzumrichtermodul ist wegen eines einfachen Handlings der Parametersatz reduziert. Dadurch werden die Parameter dieses reduzierten Parametersatzes wie die Parameter des Motorstartermoduls beim Hochlauf automatisch übertragen. Auch nach Ziehen und Stecken eines Moduls wird der Mechanismus des Hochlaufes automatisch ausgelöst.
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Benötigt jedoch das Frequenzumrichtermodul einen größeren Parametersatz zur Konfiguration des Antriebs, so können diese aus Zeitgründen und aus Gründen eines benötigten nicht flüchtigen Speichers in der zentralen Steuereinrichtung nicht mehr von der zentralen Steuereinrichtung übertragen werden. Die Wartezeit beim Hochlauf wäre auch nicht akzeptabel.
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Aus dem
deutschen Gebrauchsmuster 201 10 738 ist ein Frequenzumrichtergerät bekannt, das ein steckbares Speichermodul aufweist. In diesem Speichermodul sind alle gerätespezifischen und antriebsspezifischen Parameter gespeichert. Im eingesteckten Zustand ist dieses Speichermodul mit einem geräteinternen Bussystem verbunden, so dass während des Betriebes dieses Frequenzumrichtergerätes eine Steuer- und Regeleinrichtung dieses Frequenzumrichtergerätes fortlaufend greift. Durch die Verwendung eines steckbaren Speichermoduls kann eine Parametrierung oder eine Neuparametrierung eines Ersatzgerätes durch fachfremdes Personal durchgeführt werden. Dadurch reduziert sich die Parametrierung des Frequenzumrichtergerätes vor Ort auf das Stecken des externen Speichermoduls.
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Damit nicht ein falsches Speichermodul in ein Frequenzumrichtergerät gesteckt werden kann, muss die Zugehörigkeit des Speichermoduls zum Frequenzumrichtergerät überprüft werden, bevor das Frequenzumrichtergerät auf die abgespeicherten Parameter zugreifen kann. Die Funktionalität des Frequenzumrichtergerätes ist an die Parameter geknüft. Bei sicherheitsgerichteten Funktionen gilt dies umso mehr.
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Bei dem handelsüblichen dezentralen Antriebssystem ist man nicht den Weg eines externen Speichermoduls gegangen, sondern den Weg der Reduzierung der Parameter.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, das bekannte dezentrale Antriebssystem derart weiterzubilden, dass ein Parametersatz eines steckbaren Frequenzumrichtermoduls nicht mehr reduziert werden muss und ein unbeabsichtigtes Vertauschen von Speichermodulen verhindert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit deren Merkmale des Oberbegriffs.
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Dadurch, dass jedes steckbare Frequenzumrichtermodul des dezentralen Antriebssystems mit einem steckbaren Speichermodul versehen ist, in dem jeweils ein Parametersatz abgespeichert ist und in dem jeweils eine Steckplatzadresse eines zugehörigen Frequenzumrichtermoduls als Ortsinformation eines zugehörigen steckbaren Frequenzumrichtermodul als Kennung dieses zugehörigen steckbaren Frequenzumrichtermoduls abgespeichert ist, wobei diese Kennung jeweils als Start-Parameter in der Steuereinrichtung des dezentralen Antriebssystems hinterlegt sind, wird beim Austausch eines steckbaren Frequenzumrichtermoduls dessen steckbares Speichermodul in das Austausch-Frequenzumrichtermodul gesteckt. Beim Stecken dieses Austausch-Frequenzumrichtermoduls wird ein Hochlauf automatisch gestartet. Beim Hochlauf wird ein Start-Parameter übertragen, der die Kennung des Frequenzumrichtermoduls am Austauschplatz enthält. Bevor die Parametrierung des Austausch-Frequenzumrichtermoduls beginnt, wird die übertragene mit der im steckbaren Speichermodul enthaltene Kennung verglichen. Bei Gleichheit wird die Parametrierung des Frequenzumrichtermoduls vorgenommen.
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Somit ist ein unbeabsichtigtes Vertauschen der Speichermodule sicher verhindert. Außerdem ist man nicht mehr darauf beschränkt, Frequenzumrichtermodule mit einem verminderten Parametersatz zu verwenden. Es bleibt jedoch erhalten, dass fachfremdes Personal Freuqenzumrichtermodule aus einem dezentralen Antriebssystem austauschen können, ohne dass eine erneute Parametrierung nach Austausch des Umrichtermoduls durch diese erforderlich macht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen dezentralen Antriebssystems sind die steckbaren Frequenzumrichtermodule in einer Station nebeneinander steckbar, wobei diese Station mittels des Bussystem mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Durch die Verwendung einer Station sind alle notwendigen Signalleitungen und Hilfsspannungen für diese mehreren Frequenzumrichtermodule durchgeschliffen. Außerdem sind diese mehreren Frequenzumrichtermodule dadurch vor Ort mechanisch zueinander fixiert, so dass nur noch diese gesamte Station in der Nähe eines Antriebs befestigt werden muss.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen dezentralen Antriebssystems sind den weiteren Unteransprüchen 3 bis 5 zu entnehmen.
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Zur weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen dezentralen Antriebssystems schematisch veranschaulicht ist.
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In dieser FIG ist mit 2 eine Steuereinrichtung, insbesondere ein zentrales Automatisierungsgerät, mit 41, 42, und 43 jeweils ein steckbares Frequenzumrichtermodul einer ersten Station A, wogegen die steckbaren Frequenzumrichtermodul einer zweiten Station B mit 61, 62 und 63 bezeichnet sind. Jedes steckbarer Frequenzumrichtermodul 41 bis 43 bzw. 61 bis 63 weist ein steckbares Speichermodul 81 bis 83 bzw. 101 bis 103 auf. Diese beiden Stationen A und B sind jeweils mittels eines Bussystems 12 mit der Steuereinrichtung 2 verbunden. Als Bussystem 12 kann jedes beliebige Feldbussystem der Antriebstechnik verwendet werden. Als gängiges Bussystem 12 wird hier nur der PROFIBUS und das Ethernet genannt.
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In dieser Steuereinrichtung 2 ist ein nicht flüchtiger Speicher 14 vorgesehen, der für die steckbaren Frequenzumrichtermodule 41 bis 43 und 61 bis 63 der Stationen A und B die jeweilige Kennung abgespeichert hat. Die Steckplätze der Frequenzumrichtermodule 41 bis 43 sind mit AX, AY und AZ gekennzeichnet, wogegen die Steckplätze der Frequenzumrichtermodule 61 bis 63 der Station B mit BX, BY und BZ gekennzeichnet sind. In den steckbaren Speichermodulen 81 bis 83 der steckbaren Frequenzumrichtermodule 41 bis 43 sind hier die Kennung A, B und C als Ortsinformationen abgespeichert. In den steckbaren Speichermodulen 101 bis 103 der steckbaren Frequenzumrichtermodule 61 bis 63 sind die Kennungen D, E und F ebenfalls als Ortsinformationen abgelegt.
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Dem nicht flüchtigen Speicher 14 der Steuereinrichtung 2 ist in dieser FIG entnehmbar, dass für jede Station A und B des dezentralen Antriebssystems die Kennungen A, B, C und D, E, F als Ortsinformationen den zugehörigen Steckplätzen AX, AY, AZ und BX, BY, BZ zugeordnet sind. Bei einem automatischen Hochlauf werden diese Kennungen A, B, C, D, E und F jeweils als Start-Parameter mittels des Bussystems 12 zu den Stationen A und B übertragen. Alle notwendigen Signalleitungen und Hilfsspannungen einer Station A bzw. B sind jeweils innerhalb der Station A bzw. B durchgeschliffen. Aus diesen Gründen sind diese in dieser FIG nicht erkennbar.
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Als steckbares Speichermodul 81 bis 83 und 101 bis 103 sind jeweils Memory-Cards vorgesehen. Derartige Memory-Cards sind im Handel erhältlich, wobei Ausführungen dieser Memory-Cards dem Siemens-Katalog DA 99 mit dem Titel ”Digitales Regelsystem SIMADYN D für drehzahlveränderbare Antriebe”, 1995, Bestell-Nr. E20002-K4099-A100-A2, entnehmbar sind.
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Bei einer Erstinbetriebnahme wird dieses dezentrale Antriebssystems hardwaremäßig konfiguriert. Bei dieser Konfiguration werden die Kennungen A, B, C, D, E und F in den nicht flüchtigen Speicher 14 der Steuereinrichtung 2 eingetragen. Zur hardwaremäßigen Konfigurierung wird beispielsweise ein Programmiergerät 16 verwendet. Bei der Verwendung von Ortsinformationen als Kennungen A, B, C, D, E und F sind in diesem nicht flüchtigen Speicher 14 die physikalischen und logischen Adressen der einzelnen Module 41 bis 43 und 61 bis 63 am Feldbus 12 bzw. in der Station A bzw. B durch die Konfiguration hinterlegt. In der FIG sind diese Ortsinformationen mit AX, AY, AZ, BX, BY und BZ gekennzeichnet. Diese Adressen sind anwenderspezifisch und hängen somit von der Konfiguration und der Anlagentopologie ab.
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Beim Hochlauf oder nach einem Ziehen und Stecken überträgt die Steuereinrichtung 2 die Kennungen A, B, C, D, E und F der einzelnen steckbaren Frequenzumrichtermodule 41, 42, 43, 61, 62 und 63 an die jeweilige Station A bzw. B unter Nutzung der Moduladressen AX, AY und AZ bzw. BX, BY und BZ. Die übertragenen Kennungen A, B, C und D, E, F müssen auf den steckbaren Speichermodulen 81 bis 83 und 101 bis 103 eingetragen sein. Dies kann auf verschiedene Art und Weise geschehen:
- a) mittels eines Programmiergerätes 16,
- b) durch den Umrichter selber,
- c) durch ein an den Frequenzumrichter direkt angeschlossenes Programmiergerät 16.
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Bei der Möglichkeit b) wird nach Aufforderung durch entsprechende Parametrierung die Parameter in ein zugehöriges Speichermodul eingelesen. Ein derartiger Vorgang wird auch als ”Taufe” eines Speichermoduls bezeichnet. Durch diese Möglichkeit b) wird die Projektierung wesentlich erleichtert, da bei der Inbetriebnahme das jeweilige Speichermodul in einfacher Weise getauft wird. Bei der Vergabe einer Kennung A, B, C, D, E oder F muss auf die Eindeutigkeit geachtet werden.
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Bei Knüpfung der Ortskennung an den Inhalt des Speichermoduls können Master-Speichermodule erstellt werden, die es in einfacher Weise gestatten, dass die ”richtige” Software bzw. Parameter in das ”richtige” vorgesehene Modul zu laden. Beispielsweise können in einer Förderanlage Rollenbahnelemente auf diese Weise einfach parametriert werden. Aus einer Anzahl solcher identischer Rollenbahnelemente wird dann die benötigte Rollenbahn zusammengesetzt.
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Durch die Verwendung bekannter steckbarer Speichermodule 81, 82, 83, 101, 102, oder 103 bei einem bekannten dezentralen Antriebssystems können die steckbaren Frequenzumrichtermodule 41, 42, 43, 61, 62 oder 63 durch ungeschultes Personal getauscht werden, wobei keine reduzierten Parametersätze für jedes Frequenzumrichtermodul 41, 42, 43, 61, 62 oder 63 mehr verwendet werden müssen.
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Hinsichtlich der Speicherung sicherheitsrelevanter Parameter wird gefordert, dass die Speichermodule 81, 82, 83, 101, 102, oder 103 nach Austausch eines steckbaren Frequenzumrichters 41, 42, 43, 61, 62 oder 63 nicht mehr einfach zu tauschen sein dürfen. Deshalb ist eine weitere Ausprägung, dass nach Stecken eines Speichermoduls 81, 82, 83, 101, 102, oder 103 in einen neuen oder als neu gekennzeichneten Frequenzumrichter 41 bis 43, 61 bis 63, dieser Frequenzumrichter 41 bis 43, 61 bis 63 das Speichermodul 81 bis 83, 101 bis 103 akzeptiert, wenn die Kennung A, B, C, D, E oder F, als Ortsinformation, stimmt und dann
- a) sich selbst als ”nicht neu” markiert,
- b) das Speichermodul 81, 82, 83, 101, 102 oder 103 mit einer eindeutigen Information z. B. seiner Seriennummer versieht.
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Somit nimmt der Frequenzumrichter 41, 42, 43, 61, 62 oder 63 nur noch das so gekennzeichnete Speichermodul 81, 82, 83, 101, 102, oder 103 an.
