DE19541147C1 - Verfahren zur Prüfung einer Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung einer Schal­ tungsanordnung einer Komponente einer Schaltanlage auf ord­ nungsgemäße Funktion, wobei die Schaltungsanordnung Schalt- und Steuergeräte und An­ schlußvorrichtungen für Leistungsstromkreise sowie Anschlußvorrichtungen für Steu­ erstromkreise aufweist, bei dem ein Stromlaufplan als in ei­ ner Datenverarbeitungsanlage speicherbare und auf einem Bild­ schirm darstellbare Datei erstellt wird.

Bisher übliche Verfahren zur Prüfung einer solchen Schal­ tungsanordnung werden beispielsweise in der Form durchge­ führt, daß anhand eines Ausdruckes der Schaltungsdatei die Komponente hergestellt und diese anschließend einer genauen Prüfung aller vorgesehenen Funktionen unterzogen wird. Dies geschieht in der Weise, daß anhand des Schaltplanes Prüf­ stromkreise gebildet und diese untersucht werden. Bei umfang­ reichen Schaltungsanordnungen kann es erforderlich sein, ei­ nen Prüfplan zu erstellen, um sicherzustellen, daß alle rele­ vanten Funktionen erfaßt werden. Offensichtlich hängt es von der Vollständigkeit eines solchen Prüfplanes und der lücken­ losen Abarbeitung der Prüfschritte ab, ob mögliche Fehler der Schaltungsanordnung zuverlässig erkannt werden. Daher macht der Aufwand für die Prüfung der Komponenten von Schaltanlagen einen nennenswerten Teil der Wertes der Komponenten aus.

Zur Prüfung elektronischer Baugruppen ist es bereits bekannt, computergestützte Prüfplätze einzusetzen, die über lokale Netzwerke mit den zum Entwurf der Elektronikschaltungen be­ nutzten Systemen Zusammenwirken. (DE-Zeitschrift "Elektronik", 17.08.1990, Seiten 36-42, Aufsatz "Test- und Meßtechnik in den 90er Jahren").

Ferner ist es bekannt, zur Prüfung elektronischer Baugruppen anhand von Stammdaten und zusätzlicher gerätespezifischer Da­ ten optimierte Testpläne zu erstellen. Zu den Stammdaten ge­ hören insbesondere testobjektunabhängige Parameter wie be­ triebs- und bauelementspezifische Daten, z. B. Kostendaten von Test- und Nacharbeitsplätzen sowie Qualitätsdaten von Baule­ mentgruppen (DE-Zeitschrift "Elektronik", Nr. 23/1993, Seiten 52-55, Aufsatz "Die beste Teststrategie herausfinden").

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rechnergestüt­ ztes Prüfverfahren für Komponenten von Schaltanlagen zu schaf­ fen und hierdurch die Prüfung der Komponenten zu vereinfachen und ihre wirtschaftliche Herstellung zu ermöglichen.

Gemäß der Erfindung sind hierzu folgende Schritte des Verfah­ rens vorgesehen:

• - Bereitstellung der Eigenschaften der in der Schaltungsan­ ordnung benutzten Schalt- und Steuergeräte als Datensätze ei­ ner durch die Datenverarbeitungsanlage zu verwaltenden Daten­ bank,
• - Erstellung eines Funktionsmodells der Schaltungsanordnung in der Datenverarbeitungsanlage durch Auswertung der Datei des Stromlaufplanes und Auswertung der zu den darin vorhande­ nen Schalt- und Steuergeräten gehörenden Datensätze der Da­ tenbank,
• - Simulation von Schaltzuständen der Schaltungsanordnung mit­ tels des Funktionsmodells in einem Simulator durch selbsttä­ tige Vorgabe der Stellung von Steuergeräten sowie Erfassung und Speicherung der sich dadurch ergebenden Schaltzustände,
• - Erstellung eines Prüfprogrammes in einem Prüfprogrammgene­ rator durch Auswertung des Funktionsmodells zur schrittweisen Vorgabe von Schalthandlungen an der Schaltungsanordnung,
• - Verbindung der Anschlußvorrichtungen der Schaltungsanord­ nung mit einer Prüfvorrichtung und Abarbeitung des Prüfpro­ grammes,
• - Vergleich des Ergebnisses der Prüfung der Schaltungsan­ ordnung mit dem Ergebnis einer Simulation entsprechender Schaltzustände des Funktionsmodells mittels des Simulators und Ausgabe einer Meldung über den Vergleich.

Durch die selbsttätige Simulation von Schaltzuständen werden Irrtümer vermieden, aufgrund deren ansonsten wichtige Prüfun­ gen möglicherweise nicht angefordert werden. Damit ist auch unmittelbar festzustellen, ob sämtliche Prüfungen durchge­ führt worden sind und welche Ergebnisse erzielt wurden. Auf diese Weise werden Flüchtigkeitsfehler und Irrtümer ausge­ schaltet, wie sie bei einem von Hand erstellten Prüfplan mit statistischer Wahrscheinlichkeit unvermeidlich sind.

Im Rahmen der Erfindung bestehen unterschiedliche Möglichkei­ ten für die datentechnische Erstellung eines Stromlaufplanes. Ein geeignetes Verfahren besteht in der Eingabe als interpre­ tierbare VNS-Datei, die nachfolgend in einem angepaßten In­ terpretierer so bearbeitet wird, daß das Funktionsmodell ent­ steht. Die VNS-Datei ("Verfahrensneutrale Schnittstelle für Schaltplandaten") beruht auf DIN V 40 950 und kann daher von unterschiedlichen Anwendern unter Beachtung der normierten Vorgaben erstellt werden.

Eine andere Möglichkeit ist die Erfassung eines Stromlaufpla­ nes mittels eines Elektro-CAD-Systems, das bereits ein Funk­ tionsmodell beinhaltet. Bei dieser direkten datentechnischen Kopplung ist der vorstehend erwähnte Interpretierer entbehr­ lich.

Zur praktischen Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung erweist es sich als vorteilhaft, wenn nach einer Ausgestal­ tung der Erfindung ein dem Simulator zugeordneter Layoutgene­ rator auf dem Bildschirm der Datenverarbeitungsanlage ein Ab­ bild des Stromlaufplanes darbietet und einzelne Funktionen der Schaltungsanordnung durch Betätigen von Schalt- bzw. Steuergeräten auf dem Bildschirm aktivierbar sind. Dabei kann das Verfahren so ausgestaltet sein, daß Schaltkontakte der Schaltungsanordnung ungeachtet ihrer Aktivierung oder Nichtaktivierung in ihrer Normalstellung dargestellt werden und daß jeweils stromdurchflossene Teile der Schaltungsanord­ nung durch eine Änderung ihrer optischen Darbietung gegenüber den übrigen Teilen der Schaltungsanordnung hervorgehoben wer­ den. Dies kann beispielsweise durch eine Farbänderung, eine Änderung der Strichstärke oder eine blinkende Darstellung er­ reicht werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Fig. 1a, 1b, 1c, 1d, 1e und 1f zeigen einen bisher üb­ lichen Verfahrensablauf zur Herstellung und Prüfung einer Komponente einer Schaltanlage.

Ein Verfahren gemäß der Erfindung ist in den Fig. 2A, 2B, 2C, 2D und 2E dargestellt.

In der Fig. 3 ist ein Flußdiagramm dargestellt, das dem Ver­ fahrensablauf gemäß den Fig. 2A bis 2E zugrunde liegt.

Zur Veranschaulichung einer herkömmlichen Verfahrensweise zur Herstellung von Komponenten einer Schaltanlage und deren Prü­ fung zeigt zunächst die Fig. 1A den Entwurf einer Komponente 1 und die Erstellung eines zugehörigen Stromlaufplanes 2 ei­ ner in der Komponente 1 enthaltenen Schaltungsanordnung am Zeichenbrett. Zur Verwendung in den nachfolgenden Verfahrens­ schritten werden Vervielfältigungen 3 (Fig. 1B) in der benö­ tigten Anzahl angefertigt. Anschließend wir die Komponente 1 gefertigt (Fig. 1C). Die fertige Komponente 1 wird nun einer Prüfung unterzogen, wie dies in der Fig. 1d angedeutet ist. Dabei werden von Hand Prüfstromkreise geschaltet und unter­ sucht. Das Ergebnis wird in ein Prüfprotokoll eingetragen. Nach Behebung evtl. festgestellter Fehler (Rückgabe an die Fertigung, Fig. 1C) wird die fertige Komponente 1 ausgelie­ fert bzw. in eine Schaltanlage 4 eingebaut (Fig. 1E). Tele­ fonische Rückrufe (Fig. 1F) sind vorgesehen, falls bei der Fertigung oder der Prüfung klärungsbedürftige Probleme auf­ treten.

Offensichtlich würde der Ersatz des Verfahrensschrittes gemäß der Fig. 1A durch ein CAD-Verfahren nur die Erstellung der Zeichnungsunterlagen beeinflussen. Auf die nachfolgende Prü­ fung hätte dies jedoch keinen Einfluß.

Ein Verfahrensablauf, wie ihn die Erfindung ermöglicht, zeigt im Vergleich hierzu die Figurenfolge 2A bis 2E. Hiernach er­ folgt der Entwurf der Schaltungsanordnung gemäß der Fig. 2A mittels einer Arbeitsstation 5. Die hier erstellte Datei wird in einer Datenverarbeitungsanlage 6 gemäß der Fig. 2B ge­ speichert. Die Herstellung der Komponente 1 kann entweder an­ hand eines ausgedruckten Stromlaufplanes 2 erfolgen, oder mit Unterstützung einer Datensichtstation 7 gemäß der Fig. 2C. Zur Prüfung der fertigen Komponente wird diese an einen Prüf­ platz gemäß der Fig. 2D angeliefert, an dem eine weitere Da­ tensichtstation 7 sowie ein Prüfgerät 10 zur Verfügung ste­ hen. Eine Bedienungsperson stellt die erforderlichen Verbin­ dungen zwischen der Komponente 1 und dem Prüfgerät 10 her. Hierzu können Anschlußvorrichtungen benutzt werden, wie sie beispielsweise bei Einschüben für Niederspannungs- Schaltanlagen sowohl für die Leistungsstromkreise als auch für Steuerstromkreise vorgesehen werden. Beispiele von Ein­ schüben mit solchen Anschlußvorrichtungen sind der DE 39 39 355 A1 sowie der DE 43 02 831 A1 zu entnehmen. In der in der Fig. 3 unten gezeigten Komponente 1 sind Anschlußvorrichtun­ gen 19 für Leistungsstromkreise und Anschlußvorrichtungen 20 für Steuerstromkreise schematisch angedeutet. Anschließend nimmt die Bedienungsperson die Schalthandlungen vor, die das Prüfprogramm vorgibt. Zweckmäßig erfolgt dies in der Reihen­ folge, wie die Datenverarbeitungsanlage die Prüfschritte er­ mittelt hat und auf dem Bildschirm der Datensichtstation an­ zeigt. Jeweils wird auch das Ergebnis der Simulation ange­ zeigt. Die Bedienungsperson kann daher sofort erkennen, ob der betreffende Prüfschritt ordnungsgemäße Ergebnisse hatte. Ein zu dem Prüfplatz gehörender Drucker 11 gibt ein Prüfpro­ tokoll aus. Sollte ein Fehler gefunden werden, so ist eine Rücklieferung der Komponente 1 an den Fertigungsplatz (Fig. 2C) erforderlich. Ist die Komponente 1 dagegen fehlerfrei, so kann der Einbau in die Schaltanlage 4 erfolgen, wie dies die Fig. 2E veranschaulicht.

Einzelheiten des Verfahrensablaufes gemäß den Fig. 2A bis 2D werden nun anhand der Fig. 3 erläutert. Danach wird der in Gestalt einer VNS-Datei in einem Datenspeicher 12 bereit­ gestellte Stromlaufplan einem Interpretierer 13 zugeleitet, um daraus ein Funktionsmodell 14 zu erstellen. Das Funktions­ modell 14 wirkt mit einem Simulator 15 zusammen, der es er­ laubt, die verschiedenen möglichen Schaltzustände der in dem Stromlaufplan gemäß der Datei 12 enthaltenen Schaltungsanord­ nung selbsttätig zu ermitteln. Ein Layout-Generator 16 er­ zeugt für den Benutzer eine anschauliche graphische Darstel­ lung des Stromlaufplanes 2 (Fig. 2A). Ein Prüfprogrammgene­ rator 17 erstellt anhand des Funktionsmodells einen Prüfplan mit aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten, um die einzelnen Schaltungszweige der dem Stromlaufplan 2 entsprechenden Schaltungsanordnung auf ordnungsgemäße Funktion zu unter­ suchen. Durch den Prüfprogrammgenerator 17 wird die in der Fig. 2D gezeigte Prüfvorrichtung 10 gesteuert. Eine in der Komponente 1 enthaltene Schaltungsanordnung 21 ist in der Fig. 3 zusammen mit den schon erwähnten Anschlußvorrichtungen 19 und 20 angedeutet.

In der Fig. 3 ist als weitere Möglichkeit zur Steuerung des Funktionsmodells 14 die Möglichkeit angedeutet, das Funkti­ onsmodell 14 durch direkte datentechnische Kopplung dadurch zu erstellen, daß der Stromlaufplan als Datei 22 eines Elek­ tro-CAD-Systems eingelesen wird. Dabei entfällt der Interpre­ tierer 13.

Die Wirkungsweise des in der Fig. 3 gezeigten Layoutgenera­ tors 16 ist näher in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht. In diesen Figuren ist jeweils eine Darstellung eines Stromlauf­ planes 23 auf einem Bildschirm 24 gezeigt. Der Stromlaufplan 23 enthält die für eine Motorsteuerung benötigten Schaltgerä­ te, und zwar einen Hauptschalter 25 mit Kurzschlußauslöser und ein Schütz 26 mit Überstromauslöser sowie einen Hilfsstromkreis zur Steuerung des Schützes 26 in der Weise, daß ein Motor 27 ein- und ausgeschaltet werden kann. Der Hilfsstromkreis liegt in Reihe mit einer Arbeitswicklung 28 des Schützes 26 und umfaßt eine Schmelzsicherung 29, einen Drucktaster 30 mit einem Ruhekontakt, einen weiteren Druckta­ ster 31 mit einem Arbeitskontakt sowie einen Hilfskontakt 32 des Schützes 26.

Auf dem Bildschirm 24 wird gemäß den Fig. 4 und 5 in be­ kannter Weise ein Zeigerhilfsmittel 33 (Mauszeiger) dargebo­ ten, das vom Benutzer zur Betätigung der erwähnten Schalt- und Steuergeräte eingesetzt werden kann. Wird, wie in der Fig. 5 angedeutet, der Drucktaster 31 zum Einschalten durch das Zeigerhilfsmittel 33 aktiviert, so liefert der Simulator 15 (Fig. 3) den sich nun ergebenden Schaltzustand "Schütz 26 EIN", sofern zuvor auf die gleiche Weise der Hauptschalter 25 aktiviert wurde. Das Ergebnis der Simulation wird von dem Layoutgenerator 16 (Fig. 3) verarbeitet, um eine gegenüber der Fig. 4 veränderte Darstellung des Stromlaufplanes 23 zu bewirken, wie sie die Fig. 5 zeigt. Wesentlich ist hierbei, daß die beteiligten Schaltkontakte des Hauptschalters 25, des Drucktasters 31 und des Schützes 26 unverändert, d. h. in ih­ rer Normal- oder Ruhestellung dargestellt werden und daß dem Benutzer des Systems die veränderte Schaltstellung durch eine veränderte farbliche Darstellung, durch Blinken, vergrößerte Strichstärke oder eine Kombination solcher Darstellungen ver­ deutlicht wird.

In der Fig. 5 ist als Darstellungsmittel eine vergrößerte Strichstärke gewählt. Diese verdeutlicht dem Benutzer, daß nun über den Hauptschalter 25 und das Schütz 26 eine Verbin­ dung zwischen den Phasenleitern L1, L2 und L3 und dem Motor 27 hergestellt ist. Gleichfalls ist hervorgehoben, daß die Arbeitswicklung 28 des Schützes 26 über den Hilfskontakt 32 und den Drucktaster 30 mit Ruhekontakt aus dem Phasenleiter L1 gespeist wird.

Claims (5)

1. Verfahren zur Prüfung einer Schaltungsanordnung (21) einer Komponente (1) einer Schaltanlage (4) auf ordnungsgemäße Funktion, wobei die Schaltungsanordnung (21) Schalt- und Steuergeräte (25, 26, 27, 28) und Anschlußvorrichtungen (19, 20) für Leistungsstromkreise sowie Anschlußvorrichtungen (21) für Steuerstromkreise aufweist, bei dem ein Stromlaufplan (2; 23) als in einer Datenverarbeitungsanlage (6) speicherbare und auf einem Bildschirm (24) darstellbare Datei erstellt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Bereitstellung der Eigenschaften der in der Schaltungsan­ ordnung (21) benutzten Schalt- und Steuergeräte (25, 26, 27, 28) als Datensätze einer durch die Datenverarbeitungsanlage (6) zu verwaltenden Datenbank (18),
• - Erstellung eines Funktionsmodells (14) der Schaltungsan­ ordnung (21) in der Datenverarbeitungsanlage (6) durch Aus­ wertung der Datei des Stromlaufplanes (2; 23) und Auswertung der zu den darin vorhandenen Schalt- und Steuergeräten (25, 26, 27, 28) gehörenden Datensätze der Datenbank (18),
• - Simulation von Schaltzuständen der Schaltungsanordnung (21) mittels des Funktionsmodells (14) in einem Simulator (15) durch selbsttätige Vorgabe der Stellung von Steuergeräten (27, 28) sowie Erfassung und Speicherung der sich dadurch er­ gebenden Schaltzustände,
• - Erstellung eines Prüfprogrammes in einem Prüfprogrammgene­ rator (17) durch Auswertung des Funktionsmodells (14) zur schrittweisen Vorgabe von Schalthandlungen an der Schaltungs­ anordnung (21),
• - Verbindung der Anschlußvorrichtungen (19, 20) der Schal­ tungsanordnung (21) mit einer Prüfvorrichtung (10) und Abar­ beitung des Prüfprogrammes,
• - Vergleich des Ergebnisses der Prüfung der Schaltungsan­ ordnung (21) mit dem Ergebnis einer Simulation entsprechender Schaltzustände des Funktionsmodells (14) mittels des Simula­ tors (15) und Ausgabe einer Meldung über den Vergleich.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromlaufplan (2, 23) als interpretierbare VNS-Datei (12) erfaßt wird, die nachfolgend in einem angepaßten Interpretie­ rer (13) so bearbeitet wird, daß das Funktionsmodell (14) entsteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromlaufplan (2, 23) als Funktionsmodell eines Elektro- CAD-Systems erfaßt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Simulator (15) zugeordneter Layoutgenerator (16) auf einem Bildschirm (24) der Datenverarbeitungsanlage (6) ein Abbild des Stromlaufplanes (2, 23) darbietet und daß einzelne Funk­ tionen der Schaltungsanordnung (21) durch Betätigen von Schalt- bzw. Steuergeräten (25, 26, 30, 31) auf dem Bild­ schirm (24) durch ein Zeigerhilfsmittel (33) aktivierbar sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - Schaltkontakte der Schaltungsanordnung (21) ungeachtet ih­ rer Aktivierung oder Nicht-Aktivierung in ihrer Normalstel­ lung dargestellt werden,
• - jeweils stromdurchflossene Teile der Schaltungsanordnung (21) durch eine Änderung ihrer optischen Darbietung verändert bzw. gegenüber den übrigen Teilen der Schaltungsanordnung (21) hervorgehoben werden.