DE10358359A1

DE10358359A1 - Controller for electric generator or motor with preferably at least two phases of polyphase system has main board section carrying first group of first contacts for accepting identically arranged second groups of counter contacts

Info

Publication number: DE10358359A1
Application number: DE2003158359
Authority: DE
Inventors: Guido Beckmann; Manfred Tinebor; Karl-Dieter Tieste; Martin Ehlich; Andreas Tolksdorf
Original assignee: Lenze Drive Systems GmbH
Current assignee: Lenze Automation GmbH
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-13
Also published as: DE10358359B4

Abstract

The device has a main board with control technology for driving the machine, especially at least one movement controller and/or a current controller or regulator. The main board has a section carrying a first group of first contacts for plug-compatible acceptance of at least two identically arranged second groups of counter contacts (11-13) for making and/or breaking several independent electrical connections between the first and respective second groups of contacts. At least one signal for the safety of the machine of controller is passed via the contacts of the first and second groups.

Description

Die Erfindung befasst sich mit der Skalierung von Sicherheits-Funktionen bei elektrischen Maschinen, wie Motoren, Generatoren oder Antrieben, wobei diese über Steuergeräte angesteuert werden.The Invention deals with the scaling of safety functions in electrical Machines, such as motors, generators or drives, which are controlled by control units become.

Unter einer elektrischen Maschine soll auch ein Generator verstanden werden. Lineare oder rotierende elektrische Generatoren oder Motoren werden zusammengefasst als elektrische Maschine benannt, vgl. Müller, Elektrische Maschinen, Grundlagen, 4. Auflage, VEB Verlag, S. 190,191, Ziffern 9, 10. Insbesondere sind solche mechanisch/elektrischen Umformer mit zumindest einem beweglichen Aktor und einem demgegenüber ruhenden Stator betroffen, welche mit zumindest zwei, bevorzugt drei Phasen im Stator oder Aktor arbeiten, so dass die Ansteuergeräte passende Frequenzumrichter bilden, welche den Antrieb beispielsweise als Stellantrieb oder im Rahmen einer Positionieraufgabe (mit Lageregelung) ansteuern. Gleichwohl sind unter den Antrieben auch Gleichstrom-Antriebe zu verstehen, welche ohne einen Frequenzumrichter nur mit einem Gleichstromsteller auskommen, gegebenenfalls ergänzt um eine elektrische oder mechanische Bremse.Under An electric machine should also be understood as a generator. Linear or rotary electric generators or motors are grouped together named as electrical machine, cf. Müller, Electrical Machines, Basics, 4th edition, VEB Verlag, p. 190,191, paragraphs 9, 10. In particular are such mechanical / electrical converters with at least one movable actuator and a stator resting against it, which with at least two, preferably three phases in the stator or Actuator work, so that the control units suitable frequency converter form, which drive for example as an actuator or in the context of a positioning task (with position control). Nevertheless, DC drives are also among the drives understand which without a frequency converter only with a DC chopper get along, if necessary supplemented an electric or mechanical brake.

In einem DKE-Positionspapier, DKE-AK 226.03, Entwurf 19. Januar 2000, "Sicherheitsgerichtete Funktionen elektrischer Antriebssysteme in Maschinen", werden verschiedene Funktionen von funktionalen Sicherheiten von Antrieben definiert. Auf dieses Positionspapier wird spezifisch Bezug genommen, das hier mit einigen wesentlichen Passagen herausgegriffen wiedergegeben wird.In a DKE position paper, DKE-AK 226.03, draft 19 January 2000, "Safety-related Functions of electric drive systems in machines ", will be different Functions defined by functional safety of drives. This position paper is specifically referred to here reproduced with some essential passages becomes.

Es werden dort verschiedene funktionale Sicherheiten mit ihren Auswirkungen auf den Antrieb (die elektrische Maschine) wie folgt beschrieben:

– sicherer Halt oder Schutz gegen Wiederanlauf
– sicheres Stillsetzen
– sicherer Betriebshalt
– sicher reduzierte Geschwindigkeit
– sichere Tippschaltung
– sicher begrenztes Schrittmaß
– sicher begrenzte Absolutlage
– sichere Ein-/Ausgangssignale.

It describes various functional safety features with their effects on the drive (the electric machine) as follows:

- Safe stop or protection against restart
- safe shutdown
- safe operating stop
- certainly reduced speed
- safe tap-change
- certainly limited increment
- certainly limited absolute position
- safe input / output signals.

Die Umsetzung dieser so beschriebenen Funktionen bedeutet einen sehr unterschiedlichen Aufwand, je nach Komplexität der Funktion. Der unterschiedliche Aufwand spiegelt sich wieder in unterschiedlicher technischer Realisierung, einerseits komplexer, andererseits einfacher, was unterschiedliche Kosten nach sich zieht. So spiegelt sich der Aufwand wider im Umfang einer Konzepterstellung, bei den technischen Realisierungen des Konzepts, bei den Sensoren und benötigten Rückmeldungen und diesbezüglich den externen Anschlussmöglichkeiten. Auch verbunden mit dem Aufwand sind externer Verdrahtungsaufwand zur Inbetriebnahme und nicht zuletzt auch die Entwicklungs- und Herstellkosten.The Implementation of these functions so described means a lot different effort, depending on the complexity of the function. The different one Effort is reflected again in different technical realization, on the one hand more complex, on the other hand simpler, what different Costs. This reflects the effort in scope a concept creation, in the technical realizations of the Concept, with the sensors and needed feedback and in this regard the external connection options. Also associated with the effort are external wiring to the Commissioning and not least the development and production costs.

Naturgemäß hat es für einen Hersteller von elektrischen Steuergeräten für Maschinen eine Bedeutung, die Kosten eines solchen Steuergerätes für die eingangs genannten Maschinen so gering wie möglich zu halten und dabei auch die Sicherheitsfunktionen nur so weit als möglich und nötig einbauen und mitliefern zu müssen. Es wäre möglich, sämtliche Sicherheitsfunktionen der eingangs beschriebenen Art grundsätzlich in jedem Steuergerät vorzusehen und nur diejenigen Sicherheitsfunktionen frei zu schalten, welche der jeweilige Anwender bestellt hat oder für seine spezifische Anwendung benötigt.Naturally it has for one Manufacturer of electrical control devices for machinery a meaning the cost of such a control device for the aforementioned machines as low as possible while also keeping the security features only as far as possible and necessary to install and have to deliver. It would be possible, all Safety functions of the type described in principle in every control unit provide and release only those security functions, which the respective user ordered or for his specific application needed.

Diese Möglichkeit ist real, dennoch mit deutlichen Kosten verbunden. Die Erfindung befasst sich deshalb mit der Problemstellung, Sicherheitsfunktionen so angepasst zu liefern, dass sie spezifisch auf einen vom Besteller gewünschten oder vom Besteller benötigten Umfang beschränkt sind, gleichzeitig soll der diesbezügliche Aufwand nicht zu hoch werden, um die einzelnen Steuergeräte jeweils individuell herstellen oder programmieren zu müssen. Mit anderen Worten sollen die Anforderungen eines Bestellers oder Kunden des Steuergerätes für die elektrische Maschine angepasst erfüllt werden.These possibility is real, yet associated with significant costs. The invention Therefore deals with the problem, safety features so adapted to deliver that it is specific to one from the purchaser desired or required by the customer Limited scope At the same time, the effort involved should not be too high be made individually to each of the individual control units or to program. In other words, the requirements of an orderer or Customers of the control unit for the electrical machine to be met.

Die Erfindung schlägt dazu vor, skalierbare Sicherheitsfunktionen so einem Steuergerät zuzuordnen, dass sie austauschbar sind [Anspruch 1, Anspruch 20]. Das kann einerseits als Steuergerät, andererseits aber als Verfahren (Arbeitsverfahren oder Bereitstellungsverfahren) geschehen. Das Steuergerät hat dabei einen definierten Ort, welcher ein Modul aufzunehmen in der Lage ist, dem die Sicherheitsfunktion zugeordnet wird. Bevorzugt hat nur dieses Modul Sicherheitsfunktionen und es wird von der Hypothese ausgegangen, dass der Antrieb (die Maschine) als solcher sicher ist (Betriebsbewährtheit). Deshalb ist es nicht notwendig, durch eine sichere Programmierung der Funktionen bspw. im Antrieb, also auf einer Hauptplatine des Steuergerätes die funktionale Sicherheit herzustellen. Es reicht vielmehr, auf der Hauptplatine gar keine oder eine sehr einfache ständige Überwachung der geforderten Funktionen vorzunehmen, z.B. mit einem einfachen Sicherheits-Watchdog, welcher nur anspricht, wenn sich der Antrieb nicht gemäß einer eingestellten Funktion verhält. Eine solche Sicherheitsfunktion kann auf der Hauptplatine verbleiben, sie ist universell und muss nicht in die Module verlagert werden.The Invention proposes to assign scalable security functions to a controller, that they are interchangeable [claim 1, claim 20]. That can on the one hand as a control unit, on the other hand, as a procedure (working procedure or provisioning procedure) happen. The control unit has a defined location, which a module in capable of being assigned the safety function. Prefers only this module has security features and it is hypothesized assumed that the drive (the machine) as such safe is (operational reliability). That is why it is not necessary through secure programming the functions eg. In the drive, so on a motherboard of control unit to create the functional safety. Rather, it is enough on the Motherboard no or very simple constant monitoring to perform the required functions, e.g. with a simple one Safety watchdog, which only responds when the drive not according to one adjusted function behaves. Such a security feature can remain on the motherboard, it is universal and does not need to be relocated to the modules.

Ein steckbares Modul kann aber eine eigenständige, intelligente Sicherheitsfunktion darstellen, die dazuhin austauschbar ist.One Plug-in module can be an independent, intelligent safety function represent, which is also interchangeable.

Die integrierte Sicherheitsfunktion wird mit dem Modulkonzept [Anspruch 12, 13, 14 oder Anspruch 7] so realisiert, dass das Modul kleiner ist, insbesondere wesentlich kleiner als die Größe der Hauptplatine ausgebildet ist, z.B. 30% der Größe der Hauptplatine. Auf diesem Modul werden die Sicherheitsfunktionen konzentriert. Das Modul steht für eine jeweils zweite Gruppe von Kontakten [Anspruch 6], welche räumlich so angeordnet ist, wie eine erste Gruppe von Kontakten auf der Steuer- bzw. Hauptplatine [Anspruch 1, Merkmal (b)]. Diese erste Gruppe von Kontakten dient der elektrischen Kontaktierung (und dem mechanischen Halt) von einer aus einer Vielzahl von zweiten Kontaktgruppen, welche für die Module stehen [Anspruch 8]. Damit sind eine Vielzahl, zumindest aber zwei nicht funktionell gleich arbeitende Module beschrieben [Anspruch 20], welche auf eine dedizierte Bestellung (Applikation) hin ausgewählt und angepasst auf die ersten Kontakte der Hauptplatine gesteckt werden können.The integrated safety function is with the module concept [claim 12, 13, 14 or claim 7] is realized so that the module is smaller is, in particular formed substantially smaller than the size of the motherboard is, e.g. 30% of the size of the motherboard. On this module the security functions are concentrated. The module stands for a respective second group of contacts [claim 6], which spatially so is arranged as a first group of contacts on the control or motherboard [claim 1, feature (b)]. This first group of contacts serves the electrical contact (and the mechanical Halt) of one of a plurality of second contact groups, which for the Modules stand [claim 8]. There are a variety, at least but two not functionally equal working modules described [Claim 20] which is based on a dedicated order (application) selected and adapted to the first contacts of the motherboard plugged can be.

Mit diesem Sicherheitskonzept werden unterschiedliche Stufen vorgesehen. Eine Vielzahl von Modulen hält die unterschiedliche Stufenzahl bereit, welche in unterschiedliche Gruppen eingeteilt werden kann und demgemäß auf eine Bestellung hin zugeschnitten und angepasst verfügbar gehalten werden kann. Es ist sogar möglich, spätere Änderungen vorzunehmen, indem allein das Modul auf dem Grundgerät ausgetauscht wird.With This safety concept provides different levels. A variety of modules holds the different number of stages ready, which in different Groups can be divided and accordingly tailored to an order and adapted available can be held. It is even possible to make later changes by only the module on the base unit is replaced.

Die Sicherheitsmodule besitzen dabei die Möglichkeit, den Antrieb als Beispiel einer Maschine zu überwachen und sicher stillzusetzen, wobei die Art und Weise der Stillsetzung unterschiedliche Anforderungen gemäß den eingangs dargestellten Möglichkeiten stellt.The Security modules have the option of the drive as Example of a machine to monitor and shut down safely, taking the way of stopping different requirements according to the above options provides.

"Stillsetzen" umfasst alle Varianten des Reduzierens der Drehzahl, von momentenlos [Anspruch 12] bis hin zur gesteuerten Herabsetzung der Drehzahl durch ein bestimmt vorgegebenes Moment [Anspruch 13]. Diese Abschaltungen haben Kategorien. So ist die Kategorie Null diejenige, bei welcher der Antrieb momentenlos geschaltet wird und allein durch Widerstandsmomente und die Last austrudelt (Stopp bzw. Signal der Kategorie Null, Anspruch 12). Die Kategorie 1 (Stopp bzw. Signal der Kategorie Eins, Anspruch 13) reduziert die Drehzahl des Motors mit Drehmoment, also stromgesteuert. Für diese unterschiedliche Drehzahlreduzierung werden unterschiedliche Kontakte der ersten Kontakte und der zweiten Kontakte verwendet. Bei der Kategorie Null werden zwei Kontakte der ersten Gruppe benötigt, also auch zwei Kontakte auf einem jeweiligen Modul. Für die Kategorie Eins wird nur ein Kontakt in der ersten Gruppe benötigt, welcher Kontakt aber ein anderer ist, als die beiden zuvor genannten ersten Kontakte. Diese zumindest drei Kontakte sind in jedem zweiten Modul fest vorgesehen und nicht veränderlich, um zu der von einer jeweiligen Hauptplatine vorgegebenen Position grundsätzlich zu passen [Anspruch 14]. Keines der mehreren zweiten Module darf diese festgelegten Kontakte anders verwenden."Shutdown" includes all variants reducing the speed, from torqueless [claim 12] to towards the controlled reduction of the speed determined by a given moment [claim 13]. These shutdowns have categories. So Category zero is the one where the drive is torqueless is switched and only by resistance moments and the load de-energized (stop or signal of category zero, claim 12). The Category 1 (stop or signal of category one, claim 13) reduces the speed of the motor with torque, ie current controlled. For this different speed reduction will be different contacts the first contacts and the second contacts used. In the Category zero requires two contacts of the first group, ie also two contacts on a respective module. For the category one becomes only a contact in the first group is needed, but which contact another is than the first two contacts mentioned above. These at least three contacts are permanently provided in every second module and not changeable to to the predetermined by a respective motherboard position in principle fit [claim 14]. None of the several second modules may be specified Use contacts differently.

Zu dem Stopp der Kategorie Null kann außerdem eine zunächst einsetzende Sperre hinzugenommen werden, welche durch ein gesondertes Signal oder durch dasselbe Sperrsignal vermittelt. wird. Diese Sperre verhindert einen Wiederanlauf der Maschine. Die Sperre wird zunächst vorgegeben und kann von einem Benutzer oder Bediener nach Behebung der Störung wieder zurückgesetzt werden. Ziel ist das sichere Stillsetzen und das Vermeiden des Wiederanlaufs, bis der Antrieb auf seinen Fehler hin untersucht worden ist [Anspruch 16].To the stop of category zero can also be an initial one Lock be added, which by a separate signal or mediated by the same inhibit signal. becomes. This lock prevents a restart of the machine. The lock is initially specified and may be recovered by a user or operator after troubleshooting reset become. The aim is to safely shut down and avoid restarting, until the drive has been examined for its error 16].

Informationen, die aus dem Steuergerät zur Verfügung gestellt werden, werden über die erste Kontaktgruppe, welche als interne Schnittstelle bezeichnet werden kann, geführt. Alternativ oder kumulativ können Sicherheits- oder Gebersignale auch durch externe Anschlüsse bereitgestellt werden, wobei diese externen Anschlüsse beispielsweise für sichere Sensoren oder Rückmeldungen von Informationen auf einem jeweiligen Modul vorhanden sind.Information, from the control unit to disposal be put over the first contact group, which is called an internal interface can be led. Alternatively or cumulatively Safety or encoder signals also provided by external connections For example, these external connections are for secure Sensors or feedback information is present on a respective module.

Das Modul erhält damit als zentrales Element die Sicherheits-Funktionen zugewiesen [Anspruch 6 sowie Ansprüche 2 bis 5]. Bevorzugt kann das Modul nur solche Funktionen besitzen, welche mit der Sicherheit in unmittelbarer Verbindung stehen [Anspruch 17]. Das führt dazu, dass nur solche Signale über die erste Gruppe und jede zweite Gruppe von Kontakten geführt werden, welche mit der Sicherheit in Verbindung stehen. Naturgemäß gehören zu solchen Signalen auch Stromversorgungs-"Signale", welche zu dem Modul geführt werden [Anspruch 5].The Module receives assigned as a central element of the security functions [claim 6 and claims 2 to 5]. Preferably, the module can only have such functions, which are in direct contact with safety [claim 17]. Leading to that only such signals over the first group and every second group of contacts are led which are related to security. Naturally belong to such Signals also power supply "signals", which to the module guided become [claim 5].

In einer ausgeprägten Betrachtung finden sich auf der Haupt- oder Steuerplatine keine Sicherheitsfunktionen der Maschine, ggf. mit Ausnahme des oben beschriebenen Sicherheits-Watchdogs, und/oder auf jedem der Module sind keine Funktionen, welche nicht mit der Sicherheit der Maschine oder des Steuergerätes zu tun haben [Anspruch 21, 22] bzw. sie betreffen.In a pronounced Consideration can be found on the main or control board no security features the machine, possibly with the exception of the safety watchdog described above, and / or on each of the modules are not functions that do not match the Safety of the machine or the control unit have to do [claim 21, 22].

Die so geschaffene skalierbare Sicherheitsfunktionalität für Maschinen, insbesondere Antriebe, ermöglicht es, einem Kunden angepasst auf seine Applikation nur die Funktionen zur Verfügung zu stellen, die er benötigt. Dazu werden keine überwiegenden Kosten eingesetzt und der Aufwand des Auswechselns oder zielgerichteten Platzierens eines von mehreren auswahlfähigen Modulen wird stark herabgesetzt. In Applikationen mit Frequenzumrichtern (bei der Fördertechnik) wird häufig nur ein sicherer Schutz gegen den Wiederanlauf benötigt [Ansprüche 12, 16]. Andere Applikationen, welche lineare oder rotierende Positionieraufgaben zu erfüllen haben, verwenden Servoantriebe. Sie werden, häufig auch zum Einrichten der Maschine, eine Funktion der "sicher reduzierten Drehzahl" benötigen (Anspruch 13).The thus created scalable security functionality for machines, in particular drives, makes it possible to provide a customer customized to his application only the functions that he needs. There are no major costs involved, and the expense of replacing or targeting one of several selectable modules is greatly reduced. In applications with frequency converters (in conveyor technology), often only reliable protection against restart is required [claims 12, 16]. Other applications which have to perform linear or rotary positioning tasks use servo drives. You will, often to set up the machine, a function of "safely reduced speed" need (claim 13).

Durch die Skalierung der Sicherheitstechnik wird eine Skalierung des Preises erzielt, wobei zusätzliche Sicherheit dadurch gewonnen wird, dass das Grundgerät in keinem Fall geändert werden muss. Es muss deshalb auch keine neue Abnahme durch eine Zertifizierungsstelle hinsichtlich eines gegebenenfalls angepassten Grundgerätes erfolgen, da man allgemein davon ausgehen muss, dass ein Eingriff in ein Gerät eine bisher ausgestellte Zertifizierung erlöschen lässt und in jedem Fall die durchgeführte Änderung eine Betrachtung der Auswirkungen auf die Sicherheitstechnik des gesamten Gerätes und meist auch eine erneute Abnahme erfordert.By The scaling of the safety technology will be a scaling of the price scored, with additional Safety is obtained by the fact that the basic unit in no Case changed must become. It must therefore not a new acceptance by a Certification Body with regard to a possibly adjusted basic unit take place, since one must generally assume that an intervention into a device a previously issued certification expires and in any case the change made a consideration of the effects on the safety technology of the entire device and usually also requires a renewed decrease.

Dazuhin kann die Aufrüstung bestehender Anlagen erfindungsgemäß erreicht werden durch Tausch des Moduls, ohne das Komplettgerät ersetzen zu müssen. Die Lagerhaltung wird zusätzlich reduziert.Dazuhin can the upgrade Existing plants are achieved according to the invention by exchange of the module, without the complete device to have to replace. Warehousing is additional reduced.

Alle Gerätevarianten können mit allen Sicherheitsfunktionen ausgerüstet werden, ohne dass die Haupt- oder Steuerplatine in entsprechender Vielzahl vorgehalten werden muss. Die entsprechende Vielzahl reduziert sich auf die eigenständigen oder individuell angepassten und skalierten (abgestuften) Sicherheitsfunktionen in den Modulen, zur Aufsteckung auf die ersten Kontakte als erste Gruppe auf der Hauptplatine, welche die interne Schnittstelle im Sinne einer Sicherheitsschnittstelle bildet.All device variants can be equipped with all safety functions without the Main or control board held in appropriate variety must become. The corresponding variety is reduced to the stand-alone or customized and scaled (graded) security features in the modules, for putting on the first contacts first Group on the motherboard, which is the internal interface in the sense forms a security interface.

Ausführungsbeispiele erläutern und ergänzen die beanspruchte Erfindung.embodiments explain and complete the claimed invention.

1 veranschaulicht schematisch eine Hauptplatine 1, mit einer darauf angeordneten (aufgesteckten) Modulplatine 20. 1 schematically illustrates a motherboard 1 , with a (plugged) module board thereon 20 ,

2 veranschaulicht drei weitere Modulplatinen 21, 22, 23 mit darauf angeordneter schaltungstechnischer Logik. 2 illustrates three more module boards 21 . 22 . 23 with circuit logic arranged thereon.

3 ist eine Seitenansicht aus der Ebene der Hauptplatine 1 mit aufgesteckter Modulplatine 20p des Moduls 20, teilweise geschnitten. 3 is a side view from the plane of the motherboard 1 with attached module board 20p of the module 20 , partially cut.

1 veranschaulicht schematisch eine Hauptplatine 1, die ein Grundgerät repräsentiert, welches als Steuergerät zur Ansteuerung eines Motors dient, der als Dreiphasenmotor 2 dargestellt ist. Eine Mehrphasen-Eingangsspannung N versorgt das Grundgerät über einen Gleichrichter, einen Zwischenkreis und über einen Steller oder Wechselrichter (Umrichter). Diese Leistungskomponenten sind nicht gesondert dargestellt, nachdem sie allgemein verständlich und jedem Steller oder Umrichter eigen sind. 1 schematically illustrates a motherboard 1 , which represents a basic unit, which serves as a control unit for driving a motor, as a three-phase motor 2 is shown. A multi-phase input voltage N supplies the basic unit via a rectifier, an intermediate circuit and via a controller or inverter (converter). These power components are not shown separately since they are generally understandable and unique to each actuator or inverter.

Zur Steuerung des Umrichters wird ein Feldbus verwendet, Eingabe/Ausgabe-Schnittstellen und zur Erfassung der Betriebssituation des Motors 2 sind Geber vorgesehen, die nicht spezifisch dargestellt, sondern schematisch veranschaulicht sind. Unter solchen Gebern werden Tachogeneratoren oder Drehzahlsensoren, Inkrementalgeber, Lagegeber, Strommessglieder oder Spannungsmessungen verstanden, auch Temperatursensoren sind möglich. Diese Geber stehen im Betriebszustand in funktioneller Verbindung mit dem Motor 2, entweder seiner Welle für eine Drehzahlerfassung oder seinen Phasen für eine Strom- oder Spannungsmessung. Die Geber sind also nicht so, wie in derTo control the inverter, a fieldbus is used, input / output interfaces and for detecting the operating situation of the motor 2 encoders are provided which are not specifically illustrated, but schematically illustrated. Tachogenerators or speed sensors, incremental encoders, position encoders, current measuring elements or voltage measurements are understood as meaning such sensors, and temperature sensors are also possible. These encoders are in functional connection with the engine during operation 2 , either its shaft for speed sensing or its phases for current or voltage measurement. The donors are not so, as in the

1 dargestellt, unmittelbar auf dem Grundgerät angeordnet, sondern können dem Motor zugeordnet sein, können aber auch auf dem Grundgerät selbst Auswerteelektroniken besitzen, die mit dem Feldbus zur Steuerung und den E/A-Schnittstellen unter 4 gemeinsam repräsentiert sind. 1 shown, arranged directly on the basic unit, but may be assigned to the engine, but may also have on the base unit itself evaluation electronics, which are commonly represented with the fieldbus for control and the I / O interfaces in 4.

Statt des Motors 2 als Mehrphasenmotor kann auch ein Generator eingesetzt werden. Es sind Servoantriebe auch einsetzbar, die als Gleichstromantriebe ausgeführt werden können, was nicht gesondert dargestellt ist.Instead of the engine 2 As a multi-phase motor, a generator can also be used. Servo drives can also be used, which can be designed as DC drives, which is not shown separately.

Mit dem Steuergerät wird der elektrische Antrieb angesteuert. Die Hauptplatine 1 enthält dazu die Steuerungstechnik, die oben beschrieben war. In dieser Steuerungstechnik ist bevorzugt eine Drehzahlregelung, eine Stromsteuerung oder -regelung oder andere Steuerungen oder Regelungen vorgesehen.The control unit controls the electric drive. The motherboard 1 contains the control technology described above. In this control technology, preferably a speed control, a current control or regulation or other controls or arrangements is provided.

Die Betriebsweise oder der Betrieb des Motors bringt es mit sich, dass dieser nicht immer im zulässigen Bereich oder sich nicht immer in solchen elektrischen oder mechanischen Situationen befindet, die zugelassen sind. Solche Störungen müssen erkannt werden und aus der erkannten Störung muss ein Steuersignal abgeleitet werden, welches als Sperr- oder ansteuerndes Aktivierungs-Signal den Motor wieder in einen betriebssicheren Zustand bringt. Der sicherste Betriebszustand ist der Ruhezustand, ohne eine Drehbewegung. Diese "Stillsetzung" genannte Überführung des Motors aus einem gefährdeten Betriebszustand in einen gefahrlosen (oder gefahrloseren) Betriebszustand kann auf viele Arten erfolgen, wie eingangs der Beschreibung unter Bezugnahme auf das DKE-Positionspapier erläutert wurde.The Operating mode or operation of the engine entails that this not always within allowable Range or not always in such electrical or mechanical Situations that are allowed. Such disturbances must be recognized be and from the detected disorder If a control signal must be derived, which as a blocking or triggering activation signal the engine back to a reliable State brings. The safest operating state is the idle state, without a twisting motion. This "shutdown" transfer of the Motors out of an endangered Operating state in a safe (or safer) operating state can be done in many ways, as in the description by reference was explained on the DKE position paper.

Das Grundgerät (entsprechend der Hauptplatine 1) hat diese verschiedenen Steuermechanismen oder Steuerverfahren zur Erlangung eines sichereren Betriebszustandes aus einem unsichereren Betriebszustand nicht selbst, sondern bekommt sie über eine Zusatzplatine und eine Gruppe von eng beieinander liegenden Steckkontakten hinzu. Dazu ist ein Abschnitt 9 auf der Steuerplatine 1 vorgesehen. Dieser Abschnitt ist eine Schnittstelle im Sinne einer inneren Schnittstelle, die als eine Kontaktleiste oder -gruppe vorgesehen ist, welche beispielsweise Buchsen oder Stifte aufweisen kann. Das jeweilige Gegenstück findet sich an dem Modul 20, dessen Platine 20p ebenfalls eine Kontaktgruppe trägt, welche komplementär ausgebildet ist. Diese ist Stecker/Buchse 10 des Moduls 20.The basic unit (corresponding to the main circuit board 1 ) does not itself have these various control mechanisms or control methods for obtaining a safer operating condition from a more insecure operating condition, but adds it via an add-on board and a group of closely spaced plug contacts. This is a section 9 on the control board 1 intended. This section is an interface in the sense of an inner interface, which is intended as a contact strip or group, which may have, for example, sockets or pins. The respective counterpart can be found on the module 20 , whose board 20p also carries a contact group, which is designed to be complementary. This is plug / socket 10 of the module 20 ,

Dieser Stecker 10 steckt auf der Aufnahme 9, wobei diese beiden Kontaktgruppen jeweils mehrere Kontakte aufweisen. Die ersten Kontakte sind diejenigen, welche unten auf der Hauptplatine liegen. Die zweiten Kontakte sind diejenigen, welche im Modul angelegt sind und mit diesem elektrisch verbunden werden. Mehrere Kontakte sind vorgesehen, wobei das Ausführungsbeispiel der 1 die Kontaktgruppe 9 mit zwei Reihen à fünf Kontakten angibt.This plug 10 is on the recording 9 , wherein these two contact groups each have a plurality of contacts. The first contacts are those that are on the bottom of the motherboard. The second contacts are those which are mounted in the module and are electrically connected to it. Several contacts are provided, wherein the embodiment of the 1 the contact group 9 with two rows of five contacts.

Dargestellt ist symbolisch sichtbar die Kontaktgruppe 9, obwohl das Grundgerät bereits ein aufgestecktes Modul 20 besitzt, so dass in der Aufsicht eigentlich nur die Kontaktleiste 10 des Moduls zu sehen ist.Shown is symbolically visible the contact group 9 although the basic device is already a plugged-in module 20 owns, so in the supervision actually only the contact strip 10 of the module can be seen.

Die Steckerverbindung kann aufgetrennt werden, also das Modul 20 kann von der Kontaktgruppe 9 abgenommen werden. Dann ist unmittelbar die Leiste 9 ersichtlich und bildet den Abschnitt der Hauptplatine, welcher klein ist gegenüber ihrer gesamten Flächenerstreckung. Auch die Platine 20 als Sicherheitsmodul ist von der Flächenerstreckung wesentlich kleiner ausgebildet, als das Grundgerät. Im dargestellten Beispiel ist die Größe des Sicherheitsmoduls zur Verdeutlichung größer dargestellt, sie kann aber unter 30% der Fläche der Hauptplatine liegen.The plug connection can be disconnected, so the module 20 can from the contact group 9 be removed. Then immediately is the bar 9 and forms the portion of the motherboard which is small in relation to its total areal extent. Also the board 20 As a security module is formed by the surface extension much smaller than the basic unit. In the example shown, the size of the security module is shown larger for clarity, but it can be less than 30% of the area of the motherboard.

Andere Sicherheitsmodule zeigt die 2. Jedes dieser Module hat eine andere Logikauswertung und damit eine andere Sicherheitsfunktion, bei teilweiser Überlappung der Funktionalität. Alle Module 21, 22 und 23, und auch weitere, nicht dargestellte Module, haben aber dieselbe Kontaktleiste mit derselben Anordnung von Kontakten. Diese bspw. Steckerleisten 10, 11, 12, 13 passen jeweils zu der Buchsenleiste 9 der Hauptplatine. Damit ist die Hauptplatine mit unterschiedlichen Modulen 20, 21, 22 oder 23 zu versehen und erhält eine angepasste Sicherheitsfunktion durch jeweils eines dieser Module.Other security modules shows the 2 , Each of these modules has a different logic evaluation and thus a different safety function, with partial overlapping of the functionality. All modules 21 . 22 and 23 , And also other, not shown modules, but have the same contact strip with the same arrangement of contacts. These, for example, power strips 10 . 11 . 12 . 13 each match the female header 9 the motherboard. This is the motherboard with different modules 20 . 21 . 22 or 23 provided and receives a customized security function by each one of these modules.

Auf jedem der Module ist eine Auswerte- oder Logikschaltung vorgesehen. Das Modul 20 trägt eine Logikschaltung 20a, die als ASIC oder diskret aufgebaut sein kann. Das Modul 21 trägt eine Logikschaltung 21a. Das Modul 22 trägt eine erweiterte Logikschaltung 22a und das Modul 23 eine noch komplexere Logikschaltung 23a. Diesen Logikschaltungen können einzelne oder mehrere der eingangs genannten Sicherheitsfunktionen zugewiesen sein, bzw. sie können aus Signalen des Systemzustandes, welche ihnen über einige der Steckkontakte zugeführt werden, ein Sperr- oder Störsignal generieren. Eine Zufuhr geschieht dabei jeweils über einen Kontakt der Leiste 9 und einen Kontakt der Leiste 10, bzw. mehrere Paare solcher zusammenpassenden Kontakte.On each of the modules an evaluation or logic circuit is provided. The module 20 carries a logic circuit 20a that can be ASIC or discrete. The module 21 carries a logic circuit 21a , The module 22 carries an advanced logic circuit 22a and the module 23 an even more complex logic circuit 23a , These logic circuits can be assigned to one or more of the safety functions mentioned above, or they can generate signals from the system state, which are supplied to them via some of the plug contacts, a blocking or interference signal. A supply happens in each case via a contact of the bar 9 and a contact of the bar 10 , or several pairs of such matching contacts.

Der Abschnitt 9 der Hauptplatine, auf dem die als erste Gruppe zusammengefassten zehn Steckkontakte 9a bis 9e und 9f bis 9j angesiedelt sind, ist der Ausgangspunkt für eine veränderbare. Zuordnung von Sicherheitsfunktionen. Jedes Modul kann auf den Stecker 9 aufgesteckt werden und ist davon auch wieder abziehbar, wobei die elektrische Kontaktierung geschaffen oder getrennt wird. Alle Steckkontakte der Module der zweiten Gruppe, jeweils die Steckerleisten 10, 11, 12 und 13 haben eine gleiche Anordnung von Kontakten, welche räumlich zu den Kontakten passen, die die Buchsenleiste 9 bereithält. Über die Kontakte der unteren Gruppe und der oberen Gruppe (der Module) werden die für die Sicherheit des Antriebs relevanten Signale des Antriebs oder des Steuergeräts geführt. 3 verdeutlicht die Seitenansicht eines aufgesteckten Moduls, wie 1 in Aufsicht zeigt.The section 9 the motherboard on which the ten grouped as the first group of plug contacts 9a to 9e and 9f to 9j are the starting point for a changeable. Assignment of safety functions. Each module can be connected to the plug 9 be plugged and is also deducted, wherein the electrical contact is created or disconnected. All plug contacts of the modules of the second group, in each case the power strips 10 . 11 . 12 and 13 have a similar arrangement of contacts, which fit spatially to the contacts, the socket strip 9 holds. The contacts of the lower group and the upper group (of the modules) carry the signals of the drive or of the control unit that are relevant for the safety of the drive. 3 illustrates the side view of a plugged-in module, such as 1 in supervision shows.

Die Steckkontakte können dabei so vorgesehen sein, dass nur solche Signale über die Kontaktpaare geführt werden, welche mit der Sicherheit in Verbindung stehen. Dazu gehören beispielsweise ein Drehzahlsignal, ein Stromsignal und auch Stromversorgungs-Signale, welche das Arbeiten der Auswertung und Logik auf den Modulen 20 bis 23 ermöglichen.The plug contacts can be provided so that only those signals are passed through the contact pairs, which are related to security. These include, for example, a speed signal, a current signal and also power supply signals, which work the evaluation and logic on the modules 20 to 23 enable.

Aus der Logikschaltung auf der jeweiligen Platine 20p, 21p, 22p und 23p werden ein oder mehrere Steuersignale abgeleitet, welches wiederum über ein oder mehrere Kontaktpaare zur Hauptplatine 1 zurückgeführt werden. Dort veranlassen sie ein Überführen des Antriebs in den sichereren Zustand, wenn eines dieser Signale angesprochen hat, bzw. die der Logik zugeführten Systemsignale bei der Auswertung einen gefährdenden Zustand erkennen ließen, der die Auslösung des Stör-, Sperr- oder Sicherheitssignals (als modulgeneriertes Steuersignal) veranlasste.From the logic circuit on the respective board 20p . 21p . 22p and 23p are derived one or more control signals, which in turn via one or more pairs of contacts to the motherboard 1 to be led back. There, they cause a transfer of the drive in the safer state when one of these signals has responded, or the system signals supplied to the logic could detect a hazardous state in the evaluation, the triggering of the interference, blocking or safety signal (as a module-generated control signal ).

In den vier gegebenen Beispielen sind auf den Modulen jeweils eine Steckerleiste vorgesehen, die mit 30 in 1 und 31, 32 und 33 in 2 bezeichnet sind.In the four examples given, a power strip is provided on each module, which with 30 in 1 and 31 . 32 and 33 in 2 are designated.

Bei angenommenen vier unterschiedlichen Modulen 20 bis 23, können dem jeweiligen Sicherheitsmodul über die weitere, auf seiner Platine vorgesehene "externe Steckerleiste" Systemsignale direkt zugeführt werden. Eine externe Zuführung von solchen Systemsignalen, wie Signale von nicht dargestellten Sicherheitssensoren, z.B. Not-Aus-Taster, Lichtgitter, und zur Rückmeldung von anderen Sicherheitsinformationen, z.B. "Sicherer Halt aktiviert", erfolgt über die Kontakte 30, 31,32,33, nicht über die interne Schnittstelle 9/10 oder 9/11 oder 9/12 oder 9/13.Assumed four different modules 20 to 23 , system signals can be fed directly to the respective safety module via the additional "external connector strip" provided on its board. An external supply of such system signals, such as signals from safety sensors, not shown, eg emergency stop button, light grid, and for feedback from other safety information, eg "Safe stop activated", via the contacts 30 . 31 . 32 . 33 , not via the internal interface 9 / 10 or 9 / 11 or 9 / 12 or 9 / 13 ,

Statt der Zuführung solcher übergeordneter Systemsignale können auch Zustandssignale der Maschine, wie Drehzahl, Lage oder Strom, nicht über die interne Schnittstelle 9/10 oder 9/11 oder 9/12 oder 9/13, sondern dem jeweiligen Sicherheitsmodul über die weitere, auf seiner Platine vorgesehene Steckerleiste als "externe Steckerleiste" direkt zugeführt werden. Hierfür kann die in den vier gegebenen Beispielen gezeigte Steckerleisten auch verwendet werden, die mit 30 in 1 und 31, 32 und 33 in 2 bezeichnet ist.Instead of supplying such higher-level system signals and state signals of the machine, such as speed, position or current, not via the internal interface 9 / 10 or 9 / 11 or 9 / 12 or 9 / 13 , But the respective security module on the other, provided on its board connector strip as "external power strip" are fed directly. For this purpose, the power strip shown in the four examples given can also be used with 30 in 1 and 31 . 32 and 33 in 2 is designated.

Die Zustandssignale der Maschine können beispielsweise ein Drehzahlsignal sein, das über einen externen Geber mit der Maschine oder seiner Welle in Verbindung steht. Dieses Signal wird dann nicht über das Grundgerät geführt, soweit es die Sicherheitsfunktion oder die Sicherheit des Antriebs betrifft. Zusätzlich kann es aber auch auf die Hauptplatine 1 eingekoppelt werden oder über den Feldbus zugeführt werden, wenngleich die Sicherheitsfunktion nicht von diesem Signal abhängt, sondern über das getrennt zugeführte Signal von der Steckerleiste 30 abhängt.The state signals of the machine may, for example, be a speed signal which is connected to the machine or its shaft via an external transmitter. This signal is then not routed through the basic unit as far as the safety function or the safety of the drive is concerned. In addition, it may also be on the motherboard 1 be coupled or supplied via the fieldbus, although the safety function does not depend on this signal, but via the separately supplied signal from the connector strip 30 depends.

Jedes Modul 20 bis 23 ist eigenständig. Es arbeitet zusammen mit dem Grundgerät, wobei nur ein Modul jeweils mit dem Grundgerät über die interne Schnittstelle 9 in Verbindung steht. Sollte die Sicherheitsfunktion geändert werden, reduziert werden oder eine zusätzliche Sicherheitsfunktion hinzukommen, wird ein anderes Modul verwendet und gegen das zuvor mit dem Grundgerät in Verbindung stehende Modul ausgetauscht. Das Austauschen geschieht durch Abziehen des alten und durch Einstecken des neuen Moduls.Every module 20 to 23 is independent. It works together with the basic device, whereby only one module in each case with the basic device over the internal interface 9 communicates. If the safety function is changed, reduced or an additional safety function is added, another module is used and replaced with the module previously connected to the basic unit. The replacement is done by removing the old and plugging in the new module.

Zumindest zwei Module sind erforderlich, wenn eine Sicherheitsfunktion als skalierbar bezeichnet werden soll. Diese beiden Module haben unterschiedliche Funktionen, betreffen aber beide die Sicherheit des Antriebs. In Verbindung mit einem Grundgerät ergibt sich eine Kombination, die durch weitere Module erweitert werden kann. Ein Unterschied in der Funktion ist auch dann möglich, wenn eine Teilüberlappung der Funktionen zweier Module gegeben ist.At least two modules are required if a safety function as scalable to be called. These two modules have different Functions, but both affect the safety of the drive. In Connection to a basic device This results in a combination that is enhanced by further modules can be. A difference in function is possible even if one partial overlap the functions of two modules is given.

Es schadet nicht, wenn auf den Sicherheitsmodulen 20 bis 23 außer den Sicherheitsfunktionen und dem Generieren von Sicherheitssignalen (zur Vermeidung von Schäden am Antrieb oder Umrichter) auch andere Funktionen vorgesehen sind. Es ist aber günstig, wenn die Modulplatinen selbst nur und ausschließlich mit der Sicherheit in Verbindung stehen und nur solche Signale zugeführt erhalten und nur solche modulgenerierte Steuersignale abgeben, die mit der Sicherheit oder Sicherheitsfunktion zusammenhängen. Dann ist eine größtmögliche Trennung der Sicherheit von anderen Funktionseinheiten möglich.It does not hurt if on the security modules 20 to 23 In addition to the safety functions and the generation of safety signals (to avoid damage to the drive or inverter) other functions are provided. However, it is advantageous if the module boards themselves are only and exclusively related to safety and receive only such signals supplied and deliver only those module-generated control signals that are related to safety or security function. Then the greatest possible separation of the security of other functional units is possible.

Wenn eine der Modulplatinen gegen eine andere ausgetauscht wird, werden nur und alleinig Sicherheitsfunktionen und -signale ausgewechselt.If one of the module boards is exchanged for another one only and exclusively safety functions and signals replaced.

Bei den unterschiedlichen Modulen müssen nicht alle Stifte oder Buchsen des jeweiligen Kontaktfeldes 11, 12, 13 oder 10 belegt sein oder überhaupt vorhanden sein. Es ist gut möglich und auch realistisch, nur diejenigen Stifte oder Buchsen auch metallisch zu belegen, welche für ein jeweiliges Sicherheitsmodul vorhanden sind oder von diesem Modul zur Verfügung gestellt werden. Die. Stecker- oder Buchsenleiste der Hauptplatine 1 dagegen besitzt sämtliche metallischen Kontakte, um möglichst vielseitig auf alle Varianten von Modulplatinen, auch auf zukünftige Entwicklungen hin, vorbereitet zu sein. Alle Stifte können gleichwohl ebenso wie Buchsen in allen Modulen immer vorhanden sein, müssen nur nicht mit aktiven Signalen belegt werden.With the different modules, not all pins or sockets of the respective contact field need 11 . 12 . 13 or 10 be occupied or even present. It is quite possible and also realistic to use only those pins or sockets also metallic, which are available for a respective security module or provided by this module. The. Plug or socket strip of the motherboard 1 on the other hand, it has all the metal contacts to be as versatile as possible on all variants of module boards, also for future developments. All pins, however, as well as sockets in all modules can always be present, just do not need to be occupied with active signals.

Die Anzahl der Gegenkontakte auf der Seite der Module kann also je Modul variieren, kann geringer sein als die Anzahl der Kontakte der inneren Schnittstellen 9 der Hauptplatine 1, ist höchstens gleich, aber nicht größer als die Anzahl der Kontakte der Kontaktgruppe 9.The number of mating contacts on the side of the modules can therefore vary per module, may be less than the number of contacts of the inner interfaces 9 the motherboard 1 , is at most equal, but not greater than the number of contacts of the contact group 9 ,

Es sollen zwei Sicherheitsabschaltungen skizziert werden. Sie tragen die Namen "Kategorie Null" und "Kategorie Eins". Die Kategorie Eins ist ein Quickstop, im Sinne einer schnellen Abschaltung. Bei ihr wird der Antrieb mit einem Drehmoment in einen Betriebszustand gebracht, welcher sicherer ist, als derjenige, in welchem er sich zuvor befand. Der Motor wird beispielsweise mit Drehmoment gesteuert auf eine Drehzahl von Null heruntergesteuert, wobei eine Rampe als Sollwert den Motor in der Drehzahl herabsetzt. Die Kategorie Eins verwendet dazu einen Signalpfad aus einer Signalleitung (zuzüglich Masseleitung), wobei das Signal modulgeneriert von der Platine 22p und der dortigen Logik 22a aus dieser zugeführten Systemsignalen generiert wird und über ein Kontaktpaar, beispielsweise die Kontakte 12e und 9e, zur Hauptplatine 1 übertragen wird.Two safety shutdowns are to be outlined. They are named "category zero" and "category one". The category one is a quick stop, in the sense of a quick shutdown. With her, the drive is brought with a torque in an operating condition, which is safer, than the one in which he was previously. For example, the motor is controlled down to zero speed with torque control, with a ramp as a set point reducing the motor in speed. Category one uses a signal path from a signal line (plus ground line), with the signal being module-generated from the board 22p and the logic there 22a is generated from these supplied system signals and a contact pair, such as the contacts 12e and 9e , to the motherboard 1 is transmitted.

Ein anderes Sicherheitssignal der Kategorie Null ist ein solches, das ohne Drehmoment den Antrieb stromlos schaltet und austrudeln lässt. Er wird gebremst durch seine Last oder durch andere Bremsmomente an ihm. Diese Kategorie erfordert zwei Kanäle, also zwei Paare von Kontakten, die bei dem Modul 21 mit 11a, 11f vorgesehen sind, zusätzlich zu den entsprechenden Gegenkontakten 9a, 9f in der Kontaktleiste 9, welche dort die gleiche Position innerhalb der Kontaktleiste besitzen.Another safety signal of the category Zero is one that switches off the drive without torque and allows it to spin off. It is braked by its load or by other braking moments on it. This category requires two channels, that is two pairs of contacts connected to the module 21 With 11a . 11f are provided, in addition to the corresponding mating contacts 9a . 9f in the contact strip 9 , which have the same position in the contact strip there.

Die Logikschaltung 21a wertet ihm zugeführte Systemsignale aus und gibt im Falle einer erkannten Gefahr oder eines nicht ordnungsgemäßen (zulässigen) Betriebszustandes ein Steuersignal ab, welches einen sicheren Halt vorgibt, wobei der sichere Halt das Signal des drehmomenten-losen Abschaltens des Antriebs ist.The logic circuit 21a evaluates him supplied system signals and are in the case of a detected danger or an improper (permissible) operating condition from a control signal, which provides a secure stop, the secure stop is the signal of the torque-less shutdown of the drive.

Das Signal der Kategorie Null (das nullte Signal) kann außerdem einen Wiederanlauf des Antriebs sperren. Diese Sperrung erfolgt so lange, bis ein Benutzer den fehlerhaften Systemzustand ermittelt und behoben hat, oder der Antrieb repariert worden ist. Die Sperrung ist also nicht dauerhaft, sondern auf eine Zeit angelegt, bis sie aktiv freigegeben wird.The Category zero signal (the zeroth signal) may also have a Restart restart of the drive. This blocking takes place so long until a user detects and corrects the faulty system state has, or the drive has been repaired. The blocking is so not permanently, but created for a time until it is actively released.

Der Stopp der Kategorie Null sollte auf jeder Platine der mehreren unterschiedlichen Sicherheitsplatinen vorhanden sein. Er verwendet dabei auf jeder Platine dieselben Kontakte, die beispielhaft 9a, 9f bei der Hauptplatine 1, Kontakte 10a, 10f bei dem ersten Sicherheitsmodul 20, Kontakte 11a, 11f beim Grundmodul 21, Kontakte 12a, 12f beim erweiterten Modul 22 mit zusätzlich der Quickstop-Sicherheitsfunktion, und in einem noch erweiterten Modul 23 mit den Kontakten 13a, 13f vorgesehen ist.The category zero stop should be present on each board of several different safety boards. He uses the same contacts on each board, which are exemplary 9a . 9f at the motherboard 1 , Contacts 10a . 10f at the first security module 20 , Contacts 11a . 11f at the basic module 21 , Contacts 12a . 12f at the extended module 22 with the additional quick stop security function, and in an even extended module 23 with the contacts 13a . 13f is provided.

Die Sicherheitssignale der Kategorie Null und der Kategorie Eins werden selbstverständlich nicht über dieselben Kontakte der Kontaktgruppe 9 übertragen, sondern über unterschiedliche Kontaktpaare. In dem Kontaktfeld 9 sind aber die für diese Sicherheitsfunktion immer fest vorgegebenen Kontakte belegt und entsprechend ausgeführt. Diesen Kontakten 9a, 9f, 9e sind bei keinem der mehreren Module 20 bis 23 andere Signale zugeordnet, als diejenigen der Stopp-Kategorie Null und Eins.Of course, the category zero and category one security signals will not be over the same contact group contacts 9 but via different pairs of contacts. In the contact field 9 However, the fixed contacts for this safety function are always assigned and executed accordingly. These contacts 9a . 9f . 9e are not on any of the several modules 20 to 23 assigned to other signals than those of the stop category zero and one.

Die in 2 dargestellten Module sind teilweise schon beschrieben worden. Ihre technischen Eigenschaften als Funktionen im Sinne von Sicherheitsfunktionen sollen im Folgenden vertieft werden.In the 2 some of the modules have already been described. Their technical features as functions in the sense of safety functions are to be deepened in the following.

Das Grundmodul 21 hat eine Funktion in der Logik 21a, welche sicheren Halt und Schutz gegen Wiederanlauf bietet. Die entsprechenden Signale werden über die Kontakte 11a, 11f übertragen. Sie betreffen die Kategorie Null und sind zwei Signalpfaden zugeordnet (zuzüglich der Masse).The basic module 21 has a function in logic 21a , which provides secure hold and protection against restart. The corresponding signals are sent via the contacts 11a . 11f transfer. They relate to the category zero and are assigned to two signal paths (plus the ground).

Das erweiterte Modul 22 kann außer der genannten Funktion des sicheren Haltes ein sicheres Stillsetzen im Sinne eines Quickstops (der Stopp-Kategorie Eins) enthalten. Zusätzlich wird ein direkter Anschluss von Signalen der Sicherheitsperipherie über eine weitere (externe) Kontaktleiste 32 ermöglicht. Es gibt außerdem eine sichere Rückmeldung über die Kontaktleiste 12. Der Schutz gegen Wiederanlauf im Sinne eines zusätzlichen Signals ist hier als Alternative ausgeführt.The extended module 22 In addition to the mentioned function of the safe stop, it may contain a safe stop in the sense of a quick stop (the stop category one). In addition, a direct connection of signals from the safety peripherals via a further (external) contact strip 32 allows. There is also a safe feedback via the contact strip 12 , The protection against restart in the sense of an additional signal is executed here as an alternative.

Das Modul 23 hat zusätzlich zu den Funktionen des Moduls 22 bei einer größer und komplexer ausgeführten Logikschaltung 23a eine sicher reduzierte Drehzahl und einen sicheren Betriebshalt in einer Stopp-Kategorie Zwei. Es ist außerdem eine sichere Tippschaltung vorgesehen.The module 23 has in addition to the functions of the module 22 in a larger and more complex logic circuit 23a a safely reduced speed and a safe operating stop in a stop category two. There is also a secure tap-change provided.

Ein noch weiteres, nicht dargestelltes Modul kann die Funktion des Moduls 23 besitzen und zusätzlich noch den Anschluss eines sicheren Feldbusses über die zusätzliche externe Steckerleiste auf der Modulplatine bereitstellen. Sichere Feldbusse sind beispielsweise SafetyBUS p oder Profisafe.Yet another module, not shown, may be the function of the module 23 and additionally provide the connection of a safe fieldbus via the additional external connector strip on the module board. Safe fieldbuses are, for example, SafetyBUS p or Profisafe.

Dadurch können künftige Lösungen und Funktionen realisiert werden, die derzeit weder abzusehen, noch konkret festliegen. Die Sicherheitsskalierung und die Aufteilung einzelner Sicherheitsfunktionen auf die Module erlaubt die künftige Erweiterung bei unverändertem Grundgerät.Thereby can future solutions and functions that are currently neither foreseeable, nor realized be specific. The security scaling and the division individual security functions on the modules allows future expansion with unchanged Basic unit.

Die Erzeugung von Signalen zur Kennzeichnung eines unsicheren Betriebszustandes oder eines Gefährdungszustandes wurde nicht eingehend erläutert. Solche Signale zu generieren wird Logikschaltungen überlassen, im einfachsten Fall ist es ein Grenzwert für den Messwert der Drehzahl, welcher mit einem Komparator verglichen wird. Überschreitet die Drehzahl den Grenzwert (betragsmäßig betrachtet), wird eine Sicherheitsabschaltung ausgelöst, die beispielsweise diejenige des Stromlosschaltens und des Austrudelns des Antriebs ist. Das sichere Reduzieren der Drehzahl oder ein Zurückführen eines lagegeregelten Antriebs auf eine bestimmte Lage (translatorisch oder rotatorisch) wird über eine Vorgabe einer Lagefunktion und einer Drehzahlfunktion erreicht, bspw. wenn der Lagewert einen Grenzwert überschritten hat oder die Temperatur zu stark angestiegen ist.The Generation of signals to identify an unsafe operating state or a hazardous condition was not explained in detail. Generating such signals is left to logic circuits, in the simplest case, it is a limit value for the measured value of the rotational speed, which is compared to a comparator. If the speed exceeds the Limit (in terms of amount), a safety shutdown is triggered, such as the one of the power-off and the coasting of the drive is. The safely reducing the speed or returning a position-controlled drive to a certain position (translational or rotary) is about a Specification of a position function and a speed function, for example, if the position value has exceeded a limit value or the temperature has risen too much.

Claims

Control device for controlling an electric generator or motor ( 2 ), as an electrical machine, which preferably has at least two phases of a multi-phase system, (a) with a motherboard ( 1 ), which control technology for controlling the machine ( 2 ), in particular at least one motion control and / or a current control or regulation ( 4 ); (b) wherein the motherboard ( 1 ) a section ( 9 ) having a first group of first contacts ( 9a . 9f . 9e ), the plug-in recording and removable removal of at least two, equally arranged second groups of mating contacts ( 11 . 12 . 13 ) are adapted to create or disconnect a plurality of discrete electrical connections between the first and each one of the second groups of contacts; (C) via the contacts of the first and each of the second group of contacts at least one, preferably several signals for the safety of the machine or the control device are performed.

Control unit according to claim 1, wherein the signals carried over the contacts are a rotational speed signal for a rotating machine ( 2 ).

control unit according to claim 1 or 2, wherein the signals carried over the contacts comprise a current signal.

Control device according to claim 1, 2 or 3, wherein the signals carried over the contacts comprise a control or inhibit signal, for shutdown or for momentless switching or for safe shutdown or for protection against restart of the machine ( 2 ), or a combination thereof.

A controller according to claim 1 or any one of claims 2 to 4, wherein the signals are power supply signals for a module ( 21 ) carrying one of the second contact groups.

Control unit according to one of the preceding claims, wherein a respective second group of contacts ( 11 . 12 . 13 . 10 ) to a separate module ( 21 . 22 . 23 . 20 ) or is firmly connected to it.

Control device according to claim 6, wherein the respective module ( 21 . 22 . 23 ) a respective carrier, in particular a circuit board ( 20p . 21p ), which is larger than the section ( 9 ) of the motherboard, but especially smaller than the latter.

Control device according to Claim 1, in which the same arrangement of contacts applies to a plurality of independent second groups, in particular a plurality of modules ( 20 . 21 . 22 . 23 ), each of which has its own second group of contacts.

Control unit according to claim 1, wherein the number of mating contacts provided in at least one second group ( 11a . 11f ) is less than the number of first contacts ( 9a . 9f . 9e ).

Control unit according to claim 1, 6 or 9, wherein the number of mating contacts in at least one of the second groups of contacts is equal to the number of first contacts on the section (Fig. 9 ) is the motherboard.

Control unit according to claim 6, wherein on at least one of the modules ( 11 . 12 . 13 ) another contact strip ( 31 . 32 . 33 ) is arranged to supply other security signals directly to the module ( 21 . 22 . 23 ), without removing it from the motherboard ( 1 ) transferred to.

Control device according to claim 1, 4 or 11, wherein a module comprises a first control circuit ( 21a . 22a ) for evaluating one or more of the first / second contacts or the further contacts ( 31 ), to form a module-generated zeroth signal for a secure hold, which zeroth signal the machine ( 2 ) over other of the first / second contacts ( 11a . 11f ) and the control technology of the motherboard ( 1 ) torquelessly switched to drain.

Control unit according to Claim 12, the control circuit ( 22a ) also forms or is capable of forming a module-generated first signal in order to be able to communicate with other first / second contacts ( 11e ) on the motherboard ( 1 ), which first signal is the machine ( 2 ) with a torque controlled in the speed decreases.

Control device according to claim 12, wherein the first mentioned first / second contacts ( 11a . 11f ) are at least two first and two second contacts.

Control unit according to one of claims 1, 12, 13 or 14, wherein of the first contacts at least three ( 9a . 9e . 9f ) and also on each of the at least two or three, preferably many-number, functionally not identical modules ( 21 . 22 . 23 ), the three first contacts corresponding to three second mating contacts ( 11a . 11e . 11f ; 13a . 13e . 13f ) are assigned signals other than those of a zeroth and a first stop category (claim 12 or claim 13).

Control unit according to one of claims 1 or 12, wherein the zeroth signal also indicates a restart of the machine ( 2 ) locks first.

control unit according to claim 1, wherein the signals contain only such signals, which for the safety of the machine or the control unit are provided or these directly concern.

Control device according to claim 11, wherein the others Safety signals from a periphery of the electrical machine come as blocking or access signals in the periphery of the machine.

Control device according to claim 1, wherein the electrical Machine is a rotating converter.

Control device or method for electrical machines, such as generators or drives ( 2 ), where a motherboard ( 1 ) and at least two module boards ( 20 . 21 . 22 . 23 ) are provided or provided; and wherein the module boards are each assigned at least one non-identical safety function and the generation of corresponding safety signals; each of the modules ( 20 . 21 . 22 . 23 ) with the motherboard ( 1 ) is electrically connectable ( 9 . 10 ; 9 . 11 ; 9 . 13 ).

Method or control device according to claim 20, wherein the motherboard ( 1 ) no or hardly any safety functions for the machine ( 2 ).

Control device or method according to claim 20 or 21, where the modules are not essential to the machine, assigned to other functions or realized on the boards.

A control device or method according to claim 20 or 22, wherein each of the modules ( 20 . 21 . 22 . 23 ) from the motherboard ( 1 ) is detachable and thus interchangeable.

Control device according to claim 7 or 20, wherein the module board ( 20p ) is much smaller than the motherboard.