WO2023232971A1 - Effiziente softwareaktualisierung einer vielzahl von kommunikationsfähigen niederspannungselementen - Google Patents

Effiziente softwareaktualisierung einer vielzahl von kommunikationsfähigen niederspannungselementen Download PDF

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WO2023232971A1
WO2023232971A1 PCT/EP2023/064744 EP2023064744W WO2023232971A1 WO 2023232971 A1 WO2023232971 A1 WO 2023232971A1 EP 2023064744 W EP2023064744 W EP 2023064744W WO 2023232971 A1 WO2023232971 A1 WO 2023232971A1
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WO
WIPO (PCT)
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low
update
voltage elements
control device
group
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/064744
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English (en)
French (fr)
Inventor
Eduard BECHTOLD
Michael Decker
Maik GRUHLE
Gerd Müller
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F8/00—Arrangements for software engineering
    • G06F8/60—Software deployment
    • G06F8/65—Updates

Definitions

  • the invention relates to a method, a control device and a system for updating the software of a large number of communication-capable low-voltage elements.
  • circuit breakers In low-voltage technology there is a variety of circuit breakers that fulfill different protective functions. Common examples are residual current circuit breakers (also referred to as RCD or residual current breaker), circuit breakers (also referred to as MCB or miniature circuit breaker) and fire protection switches (also referred to as AFDD or arc fault detection device). Various functions can also be implemented in one switch, cf. DE 10 2010 021 068 Al (AFDD + MCB), DE 10 2016 223 264 Al (AFDD + RCD) and DE 10 2016 218 960 Al (AFDD + RCBO, where an RCBO (Residual current operated circuit breaker with overcurrent protection) is the Functions of an RCD and an MCB combined). The latest developments are aimed at circuit breakers based on semiconductor switches. These are subsumed under the term SSCB (solid state circuit breaker) and can in principle implement optional circuit breaker functions using the installed software.
  • SSCB solid state circuit breaker
  • a large number of circuit breakers are usually used together.
  • the switches are often arranged together in a control cabinet.
  • Support rails or DIN rails are used on which the switches are placed and locked using a clamping mechanism.
  • Fig. 1 is shown as several low voltage elements (e.g. low-voltage protection devices or circuit breakers) EDI, EDI, ED3 ... EDn are wirelessly connected to a data collector or data concentrator ZC. Communication takes place via the Zigbee protocol. Data for applications can then be sent directly or indirectly to the cloud via the data collector ZC.
  • the data concentrator ZC can also be used to make data available in the cloud flexible, for example with regard to settings, data adjustments and sending options.
  • Some of the low-voltage elements EDI, ED2, ED3 .. EDn may not themselves be capable of communication. This is then implemented via the mechanical coupling with a communication module.
  • a communication module is described, for example, in DE 202021000293 Ul.
  • communication-capable low-voltage elements also includes a combination of low-voltage elements that are not independently capable of communication (in particular low-voltage switches such as RCD or MCB without a wireless communication interface) with such a communication module.
  • the object of the invention is to improve the software update of a large number of low-voltage elements.
  • a method for updating the software (e.g. firmware) of a large number of communication-capable low-voltage elements is proposed.
  • the low-voltage elements are arranged in groups and the groups of low-voltage elements are updated one after the other.
  • the low-voltage elements of a group are not updated one after the other, but essentially at the same time. “Essentially simultaneously” means that the update of the individual low-voltage elements is carried out in parallel for the fastest possible update. For technical reasons, the update for the individual low-voltage elements may not be fully simultaneous. Individual steps of the update process may be possible can also take place one after the other, e.g.
  • update refers to situations in which similar software is to be transmitted to a plurality of end devices. This can also involve new software packages (e.g. transfer of license files). If the update in the narrower sense of a new version of software already available on the device is meant, the term “update” is used.
  • a group of low-voltage elements can also only include one element.
  • the procedure can already be used if there is at least one group with more than one element. This can be checked after arranging the low voltage elements in groups. If there are no groups with several elements, you can switch to a consecutive update of the individual low-voltage elements.
  • a control device for controlling at least parts of the update process communicates with the low-voltage elements (e.g. using a radio protocol such as Bluetooth, Zigbee, Thread).
  • the low-voltage elements of at least a first group then send status information to the control device when the update has been carried out successfully, and the update of a second group of low-voltage elements is started when all low-voltage elements of the first group have sent status information to the control device indicating the successful Execution of the update is signaled.
  • the low-voltage elements of all groups preferably send status information to the control device and an update for all groups only takes place when the low-voltage elements of the group preceding them in the order of processing have all sent status information that signals the successful implementation of the update.
  • the control device can be: U. It can also be a system with several physical devices, which then preferably communicate with each other. Such a constellation is conceivable if the groups become very large (e.g. updating all switches in a large building or a factory).
  • the low-voltage elements of the first group also send status information to the control device if the update could not be carried out successfully. This can prevent unsuccessful waiting for a message about the completion of the update of a low-voltage element.
  • the unsuccessful update will be attempted again and, if successful, the next group will then be started. It is also possible that, as an exception, the update can be repeated in parallel the update of the next group is carried out. Possibly, the update of the second group will already be started when status messages have been received from all low-voltage elements to be updated in the first group, regardless of whether these messages signal success or termination of the updates. This can be further refined by adding a predetermined number or a predetermined percentage or Proportion of updates had to be successful for the update of the second group to start. If e.g. B. If this criterion is not met, a new update of the low-voltage elements of the first group is then attempted, for which the update was not carried out correctly to the end in the first attempt.
  • the low-voltage elements when an update is aborted, the low-voltage elements generate error information, through which the process in which the update was aborted can be determined.
  • This error information or information derived therefrom e.g. a percentage characterizing the successful part of the update
  • One embodiment of the method according to the invention provides that the update is started by an application on a terminal device (desktop, laptop, cell phone, etc.).
  • the application then sends a message or message to start the update.
  • a command is sent to the control device.
  • group status information is then generated from the status information of the low-voltage elements of a group and this is transmitted to the application by the control device.
  • the application preferably receives group status information for all groups consecutively. It is possible to also communicate the status of the individual devices while transmitting the group status.
  • the application preferably has tion via the group division (which comes from the application or was transmitted to it by the control device) and can therefore determine and optionally display the individual updated terminal devices based on successful group updates.
  • the low-voltage elements can be arranged in groups e.g. B. in accordance with the type of low-voltage element (e.g. RCD, MCB, AFDD, Smart Fuse, measuring device, etc.) or in accordance with the equality of the software of the low-voltage elements (low-voltage elements with identical software are assigned to a group - in this case it is conceivable, that the control device of low-voltage elements requests identification information about the software (possibly, including the software version if this is not already available).
  • the type of low-voltage element e.g. RCD, MCB, AFDD, Smart Fuse, measuring device, etc.
  • the invention also relates to a control device for controlling at least parts of the process of updating the software (e.g. firmware) of a large number of communication-capable low-voltage components.
  • This control device is then designed to arrange the low-voltage elements in groups, to support a consecutive update of the groups of low-voltage elements and to communicate with them essentially simultaneously for a substantially simultaneous update of the low-voltage elements.
  • the control device can be: U. It can also be a system with several physical devices, which then preferably communicate with each other.
  • the control device can be part of a system be, which includes a plurality of communication-capable low-voltage elements or components with updateable software and possibly also a terminal with an application which is designed to start an update of the software of the plurality of communication-capable low-voltage elements.
  • the low-voltage elements can be arranged in groups, for example, by the control device or by the application. In the first case, logic or rules for the arrangement can be transmitted from the application to the control device; in the second case, the arrangement can be communicated from the application to the control device.
  • Fig. 1 a data collector and low-voltage protection devices that are wirelessly connected to each other,
  • Fig. 2 a flow chart for an update of low-voltage elements according to the invention
  • Fig. 4 a flowchart for determining a status message of an update of a low-voltage element, possibly together with information about which processing step was aborted.
  • EDI low-voltage protection devices or breakers
  • ED2 low-voltage protection devices or breakers
  • ED3 low-voltage protection devices or breakers
  • EDnn wirelessly connected to a data collector or data concentrator ZC (ZC stands for Zigbee coordinator). Communication takes place via the Zigbee protocol. Data for applications can then be sent directly or indirectly to the cloud via the data collector ZC.
  • the data concentrator ZC can be used to provide of data in the cloud can be designed flexibly, for example with regard to settings, data adjustments and sending options. In the other direction, the data concentrator ZC can be used to change settings for the low-voltage elements EDI, ED2, ED3 and EDn, update software and initiate tests.
  • This data concentrator ZC takes over control functions in the course of the procedure according to the invention and thus corresponds to a control device used above in embodiments of the subject matter of the invention.
  • the procedure according to the invention is described below for a constellation corresponding to FIG. 1, i.e. a large number of low-voltage elements that communicate via a data concentrator ZC. Communication via the data concentrator ZC is an optional embodiment. In the specific exemplary embodiment, the data concentrator ZC is also used for protocol adaptation. It is also conceivable that the invention can be used for a large number of low-voltage elements that communicate without a data concentrator ZC.
  • the low-voltage elements EDI, ED2, ED3 ... EDn from Fig. 1 typically form a network or a system, e.g. in that they are responsible as a whole for the power distribution and the power protection functions in a defined area. Below we also speak of a “system” or “system network” in relation to the entirety of these low-voltage elements.
  • FIG. 2 shows a flow chart in which an app is used via a data concentrator ZC as Zigbee end devices (hereinafter abbreviated as "end devices” - in the Zigbee protocol this role is often referred to by the abbreviation ED (End Device)).
  • configured low-voltage elements EN carries out a software update (hereinafter the term “update” is subsumed under the term “update”).
  • the app is, for example, the Powerconfig PC Windows application from Siemens and the data concentrator is the one under commercialized under the name “Powercenter 1000”.
  • An update package for the system can be downloaded and started via an app from a support portal of the device manufacturer ED.
  • the update package contains signed firmware images of all end devices in the system network and thus ensures compatibility in the interaction of the end devices.
  • the app recognizes the devices connected to a Zigbee coordinator (in Fig. 2 this is the data collector ZC) based on their MLFBs (machine-readable manufacturer name). Same types of devices, e.g. B. AFDDs are organized into update groups or Update groups divided. The logic for the division is stored in the app.
  • the app first updates the Zigbee coordinator ZC in two steps, each using a file transfer via Modbus TCP for the programs "App Controller” and "Com Controller” (applications on Powercenterl OOO).
  • the first device group is then prepared for the update.
  • Device groups are prepared for the update via a Modbus TCP command, which is passed on to the end devices by the Zigbee coordinator ZC.
  • the Zigbee coordinator remembers the end devices that should receive an update as part of the update of the corresponding group.
  • the update is then passed on from the app to the Zigbee coordinator ZC via Modbus TCP and internal Modbus RTU communication and buffered in the flash memory of the COM controller.
  • the update file in the Zigbee coordinator ZC is in the standardized Zigbee OTA (over-the-air) file format and contains a proprietary update file in a signed, proprietary format and can only be downloaded from the manufacturer's devices. As soon as the update file is available, the previously instructed Zigbee end devices start a download independently. After receiving the "Start FW Update" command, all devices poll the Zigbee coordinator ZC until it reports back that a suitable update is available after receiving the "Start FW Update” command. The update process ends after a successful update or a timeout. According to the invention, similar device groups are downloaded in parallel. This allows the update Time can be roughly halved (instead of 2 hours for 24 devices, e.g.
  • SEDs are a category of Zigbee end devices that have a sleep state to reduce energy consumption have) e.g. for the fuses with measuring and communication function commercialized by Siemens AG under the name "SENTRON 3NA COM LV HRC fuse link" instead of 4 hours (2 hours).
  • the update status is supported by each individual end device ED, ie on the Zigbee coordinator ZG reported and evaluated there.
  • Fig. 3 shows an excerpt when updating a group, e.g. group 1 from Fig. 2.
  • the number of update groups can vary greatly.
  • an update group may only include one device ED.
  • a typical application would be for the update groups to be defined by the similar low-voltage elements of a control cabinet.
  • similar devices in a large system e.g. building complex
  • the number of terminal devices ED could also be in the order of 10**2 to 10**3.
  • Fig. 4 shows a flowchart for determining an update message and if necessary. information to better localize the cause of the termination. The following phases are distinguished: start update, preparation download, download, verification, installation and finalization. Each of these phases is assigned an error code in the event of an abort during the phase.
  • the error code can be assigned to a percentage, which is a measure of how far the update had progressed before the error occurred. The error code or the percentage can then be sent with the error message to the Zigbee coordinator ZC. If all phases are successfully completed, the Zigbee coordinator ZC receives a corresponding status message.
  • the progress of the Zigbee end devices ENI, EN2 and EN3 is summed up at the Zigbee coordinator ZC to form a group or Gateway status ("Gateway" refers to the control device and the terminal devices connected via it) summarized and - as shown in Fig. 3 - reported to the app. If the update process for an update group is completed, the one described above The process is repeated for the next group until all subordinate Zigbee end devices EN have been updated.
  • the app visualizes the status of the system update (i.e. the progress of the updates of the individual groups), the individual group updates and the individual subordinate devices.
  • the big advantage for the user is that only a single update process for the entire system, instead of up to 25 individual updates of the devices are necessary. This greatly reduces manual processes (starting updates, waiting for updates, checking the compatibility of the individual devices, etc.).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aktualisierung von Software einer Vielzahl von kommunikationsfähigen Niederspannungselementen (ED). Dabei werden die Niederspannungselemente (ED) in Gruppen angeordnet und die einzelnen Gruppen von Niederspannungselementen (ED) nacheinander aktualisiert. Dagegen werden die Niederspannungselemente (ED) einer Gruppe im Wesentlichen gleichzeitig aktualisiert. Auf diese Weise lässt sich die Software-Aktualisierung eines Systemverbunds von Niederspannungskomponenten effizienter und schneller durchführen.

Description

Beschreibung
Ef fi ziente Softwareaktualisierung einer Viel zahl von kommuni- kations fähigen Ni ederspannungse lernen ten
Die Erfindung betri f ft ein Verfahren, eine Steuervorrichtung und ein System zum Aktualisieren der Software einer Viel zahl von kommunikations fähigen Niederspannungselementen .
In der Niederspannungstechnik gibt es eine Viel falt von Schutzschaltern, die unterschiedliche Schutz funktionen erfüllen . Gebräuchliche Beispiele sind dabei Fehlerstromschutzschalter ( auch bezeichnet als RCD bzw . residual current breaker ) , Leitungsschutzschalter ( auch bezeichnet als MCB bzw . miniature circuit breaker ) und Brandschutzschalter ( auch bezeichnet als AFDD bzw . arc fault detection device ) . Verschiedene Funktionen können dabei auch in einem Schalter realisiert sein, vgl . DE 10 2010 021 068 Al (AFDD + MCB ) , DE 10 2016 223 264 Al (AFDD + RCD) und DE 10 2016 218 960 Al (AFDD + RCBO, wobei ein RCBO (Residual current operated Circuit- Breaker with Overcurrent protection) die Funktionen eines RCDs und eines MCBs vereint ) . Neuste Entwicklungen zielen in Richtung von Schutzschaltern auf Basis von Halbleiterschaltern . Diese sind unter den Begri f f SSCB ( solid state circuit breaker ) subsumiert und können im Prinzip durch die aufgespielte Software wahlweise Schutzschalterfunktionen realisieren .
Meist kommt dabei eine Viel zahl von Schutzschaltern zusammen zum Einsatz . Die Schalter sind dabei häufig zusammen in einem Schaltschrank angeordnet . Für die Anordnung werden üblicherweise Tragschienen bzw . Hutschienen verwendet , auf welche die Schalter aufgesetzt und mittels eines Klemmmechanismus ver- rastet werden .
In den letzten Jahren werden Schutzschalter mehr und mehr mit Schnittstellen für die drahtlose Kommunikation ausgerüstet . In Fig . 1 ist gezeigt , wie mehrere Niederspannungselemente (z.B. Niederspannungsschutzvorrichtungen bzw. Circuit Breaker) EDI, EDI, ED3 ... EDn drahtlos mit einem Datensammler bzw. Datenkonzentrator ZC verbunden sind. Die Kommunikation läuft dabei über das Zigbee-Protokoll . Über den Datensammler ZC können dann unmittelbar oder mittelbar Daten für Applikationen in die Cloud gesendet werden. Auch kann durch den Datenkonzentrator ZC die Bereitstellung von Daten in der Cloud flexibel z.B. bzgl. Einstellungen, Datenanpassungen und Sendeoptionen gestaltet werden.
Dabei können manche der Niederspannungselemente EDI, ED2, ED3 .. EDn auch nicht selbst kommunikationsfähig sein. Diese wird dann über die mechanische Kopplung mit einem Kommunikationsmodul realisiert. Ein derartiges Modul ist z.B. in der DE 202021000293 Ul beschrieben.
Wenn im Folgenden von einer kommunikationsfähigen Niederspannungselemente die Rede ist, wird unter den Begriff „kommunikationsfähigen Niederspannungselemente" auch eine Kombination aus einer nicht selbstständig kommunikationsfähigen Niederspannungselemente (insb. Niederspannungsschalter wie RCD oder MCB ohne drahtlose Kommunikationsschnittstelle) mit einem derartigen Kommunikationsmoduls subsumiert.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, die Softwareaktualisierung einer Vielzahl von Niederspannungselementen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Steuervorrichtung nach Anspruch 9 oder ein System nach Anspruch 10.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es wird ein Verfahren zum Aktualisieren der Software (z.B. Firmware) einer Vielzahl von kommunikationsfähigen Niederspannungselementen (insb. Schutzschalter, kommunikationsfähige Sicherungen (Smart Fuse) und Messgeräte) vorgeschlagen. Dabei werden die Niederspannungselementen in Gruppen angeordnet und diese die Gruppen von Niederspannungselementen nacheinander aktualisiert . Die Niederspannungselementen einer Gruppe werden dagegen nicht nacheinander, sondern im Wesentlichen gleichzeitig aktualisiert . Mit „im Wesentlichen gleichzeitig" ist ausgedrückt , dass die Aktualisierung der einzelnen Niederspannungselementen für eine möglichst schnelle Aktualisierung parallel durchgeführt wird . Aus technischen Gründen kann dabei die Aktualisierung für die einzelnen Niederspannungselementen evtl , nicht in vollem Umfang gleichzeitig sein . Dabei können einzelne Schritte des Aktualisierungsprozesses auch nacheinander erfolgen, z . B . im Hinblick auf ein ressourcenoptimiertes Herunterladen von Software durch mehrere Niederspannungselemente von einem einzigen Datenkonzentrator . Aber im Gesamten dominiert der zeitliche Überlapp der Aktualisierung der einzelnen Niederspannungselemente , so dass diese Aktualisierung der Niederspannungselemente einer Gruppe durch die Begri f fe „parallel" oder „im Wesentlichen gleichzeitig" beschreiben wird . Mit dem Begri f f „Aktualisierung" sind Situationen gemeint , bei denen gleichartige Software an eine Mehrzahl von Endgeräten übertragen werden soll . Dabei kann es sich auch um neue Software-Pakete handeln ( z . B . Übertragung von Li zenz-Dateien) . Wenn die Aktualisierung im engeren Sinne von einer neuen Version bereits auf dem Endgerät vorhandener Software gemeint ist , wird der Begri f f „Update" verwendet .
Eine Gruppe von Niederspannungselementen kann im Ausnahmefall auch nur ein Element umfassen . Denn das Verfahren ist schon anwendbar, wenn zumindest eine Gruppe mit mehr als einem Element vorhanden ist . Dies kann nach der Anordnung der Niederspannungselemente in Gruppen abgeprüft werden . Wenn dann keine Gruppen mit mehreren Elementen vorliegen, kann auf eine konsekutive Aktualisierung der einzelnen Niederspannungselemente übergegangen werden .
Mit dem Begri f f „Viel zahl" ist „drei oder mehr" gemeint . Diese Definition ist auch aus der technischen Lehre her logisch, weil ab drei Niederspannungselementen das Verfahren ablaufen kann ( zwei Gruppen von Niederspannungselementen, eine Gruppe mit zwei Elementen und eine mit einem Element ) .
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kommuni ziert eine Steuervorrichtung ( kann auch ein System aus Steuervorrichtungen sein) für die Steuerung von zumindest Teilen des Ablaufs der Aktualisierung mit den Niederspannungselementen ( z . B . mittels eines Funkprotokoll wie Bluetooth, Zigbee , Thread ... ) . Die Niederspannungselemente zumindest einer ersten Gruppe senden dann eine Statusinformation an die Steuervorrichtung, wenn die Aktualisierung erfolgreich durchgeführt wurde , und die Aktualisierung einer zweiten Gruppe von Niederspannungselementen wird gestartet , wenn von allen Niederspannungselementen der ersten Gruppe eine Statusinformation an die Steuervorrichtung gesendet wurde , die die erfolgreiche Durchführung der Aktualisierung signalisiert . Vorzugsweise senden die Niederspannungselemente aller Gruppen Statusinformationen an die Steuervorrichtung und bei allen Gruppen erfolgt eine Aktualisierung erst dann, wenn die Niederspannungselemente der in der Reihenfolge der Bearbeitung vorausgehenden Gruppe alle eine Statusinformation gesendet haben, die die erfolgreiche Durchführung der Aktualisierung signalisiert . Bei der Steuervorrichtung kann es sich u . U . auch um ein System mit mehreren physikalischen Vorrichtungen handeln, die dann vorzugsweise wieder miteinander kommuni zieren . Ein solche Konstellation ist denkbar, wenn die Gruppen sehr groß werden ( z . B . Aktualisierung aller Schalter eines großen Gebäudes oder einer Fabrik) . Gemäß einer Weiterbildung senden die Niederspannungselemente der ersten Gruppe auch eine Statusinformation an die Steuervorrichtung, wenn die Aktualisierung nicht erfolgreich durchgeführt werden konnte . Dadurch kann verhindert werden, dass erfolglos auf eine Nachricht über den Abschluss der Aktualisierung eines Niederspannungselements gewartet wird . In einem solchen Fall ist denkbar, dass die erfolglose Aktualisierung neu versucht wird und bei Erfolg anschließend die nächste Gruppe gestartet wird . Ebenso ist es möglich, dass als Ausnahme die Wiederholung der Aktualisierung parallel mit der Aktualisierung der nächsten Gruppe durchgeführt wird . Evtl , wird dann die Aktualisierung der zweiten Gruppe schon gestartet , wenn Statusmeldungen von allen zu aktualisierenden Niederspannungselementen der ersten Gruppe empfangen wurden, unabhängig davon, ob diese Meldungen Erfolg oder Abbruch der Aktualisierungen signalisieren . Dies kann weiter verfeinert werden, indem eine vorgegebene Anzahl bzw . ein vorgegebener Prozentsatz bzw . Anteil von Aktualisierungen erfolgreich sein mussten, damit die Aktualisierung der zweiten Gruppe gestartet wird . Wenn z . B . dieses Kriterium nicht erfüllt ist , wird dann zunächst eine erneute Aktualisierung der Niederspannungselemente der ersten Gruppe versucht , für die die Aktualisierung im ersten Anlauf nicht bis zum Ende korrekt durchgeführt wurde .
Gemäß einer Weiterbildung der im vorigen Absatz beschriebenen Ausgestaltungen generieren die Niederspannungselemente bei Abbruch einer Aktualisierung eine Fehlerinformation, durch die der Vorgang bestimmt werden kann, bei dem die Aktualisierung abgebrochen wurde . Diese Fehlerinformation oder eine daraus abgeleitete Information ( z . B . ein den erfolgreichen Teil der Aktualisierung charakterisierender Prozentsatz ) wird dann zusammen mit der Statusinformation zur nicht erfolgreichen Aktualisierung an die Steuervorrichtung gesendet .
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Aktualisierung durch eine Applikation eines Endgerätes ( Desktop, Laptop, Handy etc . ) gestartet wird . Für den Start der Aktualisierung wird dann durch die Applikation eine Nachricht bzw . ein Kommando an die Steuervorrichtung gesendet . Gemäß einer Weiterbildung wird dann aus den Statusinformationen der Niederspannungselemente einer Gruppe eine Gruppenstatusinformation erzeugt und diese von der Steuervorrichtung an die Applikation übermittelt . Vorzugsweise erhält die Applikation auf diese Weise konsekutiv Gruppenstatusinformationen für alle Gruppen . Es ist möglich, im Zuge der Übermittlung des Gruppenstatus auch den Status der einzelnen Endgeräte zu kommuni zieren . Vorzugsweise verfügt die Applika- tion aber über die Gruppenaufteilung ( die von der Applikation stammt oder von der Steuervorrichtung an sie übermittelt wurde ) und kann anhand erfolgreicher Gruppen-Aktualisierungen dadurch die einzelnen aktualisierten Endgeräte ermitteln und optional anzeigen .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Anordnung der Niederspannungselementen in Gruppen z . B . nach Maßgabe des Niederspannungselemententyps ( z . B . RCD, MCB, AFDD, Smart Fuse , Messgerät etc . ) oder nach Maßgabe der Gleichheit von Software der Niederspannungselemente vorgenommen wird (Niederspannungselemente mit identischer Software werden einer Gruppe zugeordnet - in diesem Fall ist es denkbar, dass die Steuervorrichtung von Niederspannungselementen eine Identi fikationsinformation zur Software abfragt ( evtl , incl . der Software-Version, wenn diese nicht schon vorliegt ) . Es kann sein, dass einer Gruppe auch nicht alle Niederspannungselemente zugeordnet werden, die das Kriterium zur Einordnung in diese Gruppe erfüllen . Das kann z . B . dann der Fall sein, wenn sehr viele Niederspannungselemente eines Typs vorliegen und aus Ef fi zienzgründen diese in zwei oder mehrere Gruppen zur Aktualisierung aufgeteilt werden, d . h . nur Untermengen von Niederspannungselementen eines Typs werden dann gleichzeitig aktualisiert .
Die Erfindung betri f ft auch eine Steuervorrichtung für die Steuerung von zumindest Teilen des Ablaufs einer Aktualisierung der Software ( z . B . Firmware ) einer Viel zahl von kommunikations fähigen Niederspannungskomponenten . Diese Steuervorrichtung ist dann dafür ausgestaltet , die Niederspannungselemente in Gruppen anzuordnen, eine konsekutive Aktualisierung der Gruppen von Niederspannungselementen zu unterstützen und für eine im Wesentlichen gleichzeitige Aktualisierung der Niederspannungselemente mit diesen im Wesentlichen gleichzeitig zu kommuni zieren . Bei der Steuervorrichtung kann es sich u . U . auch um ein System mit mehreren physikalischen Vorrichtungen handeln, die dann vorzugsweise wieder miteinander kommuni zieren . Die Steuervorrichtung kann Teil eines Systems sein, welches eine Vielzahl von kommunikationsfähigen Niederspannungselementen bzw. -komponenten mit aktualisierbarer Software und evtl, auch ein Endgerät mit einer Applikation, welche dafür ausgestaltet ist, eine Aktualisierung der Software der Vielzahl von kommunikationsfähigen Niederspannungselementen zu starten, umfasst. Die Anordnung der Niederspannungselemente in Gruppen kann z.B. durch die Steuervorrichtung oder durch die Applikation erfolgen. In ersteren Fall kann eine Logik bzw. können Regeln für die Anordnung von der Applikation an die Steuervorrichtung übermittelt werden, im zweiteren Fall kann die Anordnung von der Applikation an die Steuervorrichtung kommuniziert werden.
Im Folgenden wird die Erfindung im Rahmen eines Ausführungsbeispiels anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1: einen Datensammler und Niederspannungsschutzvorrichtungen, die drahtlos miteinander verbunden sind,
Fig. 2: ein Ablauf diagramm für eine erfindungsgemäße Aktualisierung von Niederspannungselementen,
Fig. 3: einen detaillierteren Ausschnitt eines Ablaufs einer Aktualisierung gern. Fig. 2, und
Fig. 4: ein Flussdiagramm für die Bestimmung einer Statusmeldung einer Aktualisierung eines Niederspannungselements ggf. zusammen mit einer Information, bei welchem Bearbeitungsschritt abgebrochen wurde.
In Fig. 1 ist gezeigt, wie mehrere Niederspannungselemente (z.B. Niederspannungsschutzvorrichtungen bzw. Breaker) EDI, ED2, ED3 und EDnn drahtlos mit einem Datensammler bzw. Datenkonzentrator ZC (ZC steht für Zigbee-Koordinator ) verbunden sind. Die Kommunikation läuft dabei über das Zigbee-Proto- koll. Über den Datensammler ZC können dann unmittelbar oder mittelbar Daten für Applikationen in die Cloud gesendet werden. Durch den Datenkonzentrator ZC kann die Bereitstellung von Daten in der Cloud flexibel z.B. bzgl. Einstellungen, Datenanpassungen und Sendeoptionen gestaltet werden. In der anderen Richtung können durch den Datenkonzentrator ZC bei den Niederspannungselementen EDI, ED2, ED3 und EDn Einstellungen geändert, Software aktualisiert und Tests initiiert werden. Dieser Datenkonzentrator ZC übernimmt im Zuge des erfindungsgemäßen Vorgehens Steuerfunktionen und entspricht damit einer wie oben bei Ausgestaltungen der Erfindungsgegenstands zum Einsatz kommenden Steuervorrichtung.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Vorgehen für eine Konstellation entsprechend Fig. 1, d.h. eine Vielzahl von Niederspannungselementen, die über einen Datenkonzentrator ZC kommunizieren, beschrieben. Die Kommunikation über den Datenkonzentrator ZC ist dabei eine optionale Ausgestaltung. Im konkreten Ausführungsbeispiel dient der Datenkonzentrator ZC auch zur Protokollanpassung. Es ist also ebenso vorstellbar, dass die Erfindung für eine Vielzahl von ohne Datenkonzentrator ZC kommunizierenden Niederspannungselementen zum Einsatz kommt. Die Niederspannungselemente EDI, ED2, ED3 ... EDn aus Fig. 1 bilden typischerweise einen Verbund bzw. ein System, z.B. indem sie in ihrer Gesamtheit die Stromverteilung und die Stromschutzfunktionen in einem definierten Bereich verantworten. Unten wird in Bezug auf die Gesamtheit dieser Niederspannungselemente auch von einem „System" oder „Systemverbund" gesprochen.
In Fig. 2 ist ein Ablauf diagramm gezeigt, bei dem eine App über einen Datenkonzentrator ZC bei als Zigbee-Endgeräte (im Folgenden als „Endgeräte" abgekürzt - im Zigbee-Protokoll wird diese Rolle häufig mit dem Kürzel ED (End Device) bezeichnet) konfigurierten Niederspannungselementen EN eine Software-Update (im Folgenden wird der Begriff „Update" unter den Begriff „Aktualisierung" subsumiert) vornimmt. Bei der App handelt es sich z.B. um die Powerconfig PC Windows Anwendung der Firma Siemens und bei dem Datenkonzentrator um das unter der Bezeichnung „Powercenter 1000" kommerzialisierte
Produkt der Firma Siemens. Per App kann ein Aktualisierungspaket für das System von einem Support-Portal des Herstellers der Endgeräte ED heruntergeladen und gestartet werden . Das Aktualisierungspaket enthält signierte Firmware- Images aller Endgeräte im Systemverbund und stellt damit Kompatibilität im Zusammenspiel der Endgeräte sicher . Die App erkennt die mit einem Zigbee- Koordinator ( in Fig . 2 ist dies der Datenkollektor ZC ) verbundenen Geräte anhand ihrer MLFBs (maschinenlesbare Fabrikat-Bezeichnung) . Gleiche Gerätearten, z . B . AFDDs , werden in Aktualisierungsgruppen bzw . Update-Gruppen aufgeteilt . Die Logik für die Aufteilung ist in der in der App hinterlegt . Die App aktualisiert während dem System-Update zuerst den Zigbee-Koordinator ZC in zwei Schritten über j eweils einen Dateitrans fer über Modbus TCP für die Programme „App Controller" und „Com Controller" (Anwendungen auf Powercenterl O O O ) . Anschließend wird die erste Geräte-Gruppe für das Update vorbereitet . Die Vorbereitung von Geräte-Gruppen für das Update erfolgt j eweils über ein Modbus TCP Kommando , welches vom Zigbee-Koordinator ZC an die Endgeräte durchgereicht wird . Der Zigbee-Koordinator merkt sich die Endgeräte , welche im Zuge des Updates der entsprechenden Gruppe ein Update erhalten sollen . Anschließend wird das Update über Modbus TCP und interner Modbus RTU Kommunikation von der App an den Zigbee- Koordinator ZC weitergereicht und im Flash-Speicher des COM Controllers gepuf fert . Die Update-Datei im Zigbee-Koordinator ZC liegt im genormten Zigbee OTA ( Over-the-air ) Datei format vor und enthält eine proprietäre Update-Datei in einem signierten, proprietären Format und kann nur von Geräten des Herstellers heruntergeladen werden . Sobald die Update-Datei verfügbar ist , starten die vorher instruierten Zigbee- Endgeräte EN autark einen Download . Nach Erhalt des „Start FW Update" Kommandos pollen alle Geräte den Zigbee-Koordinator ZC bis dieser nach Erhalt des „Start FW Update" Kommandos zurückmeldet , dass ein geeignetes Update verfügbar ist . Der Update-Vorgang wird nach erfolgreichem Update oder einem Timeout beendet . Erfindungsgemäß erfolgt ein paralleler Download von gleichartigen Geräte-Gruppen . Dadurch kann die Update- Zeit in etwa halbiert werden (statt 2 Stunden bei 24 Geräten, z.B. AFDDs, ergibt sich 1 Stunde, bzw. für sog. Zigbee Sleepy End Devices (Sleepy End Devices SEDs sind eine Kategorie von Zigbee-Endgeräten, die einen Ruhezustand zur Reduzierung des Energieverbrauchs aufweisen) z.B. für die von der Siemens AG unter der Bezeichnung „SENTRON 3NA COM LV HRC fuse link" kommerzialisierten Sicherungen mit Mess- und Kommunikationsfunktion statt 4 Stunden 2 Stunden) . Der Update-Status wird von jedem einzelnen Endgerät ED unterstützt, d.h. an den Zigbee- Koordinator ZG gemeldet und dort ausgewertet.
In Fig. 3 ist die Vorgehensweise bei der Meldung von dem Update-Status genauer dargestellt. Sie zeigt einen Ausschnitt beim Update einer Gruppe, z.B. der Gruppe 1 aus Fig. 2.
Exemplarisch sind drei Endgeräte EDI, ED2 und ED3 dargestellt. Tatsächlich kann die Anzahl von Update-Gruppen sehr variieren. Es ist z.B. vorstellbar, dass eine Update-Gruppe u.U. nur ein Endgerät ED umfasst. Ein typischer Anwendungsfall wäre, dass die Update-Gruppen sich durch die jeweils gleichartigen Niederspannungselemente eines Schaltschranks definieren. Aber es wäre auch denkbar, dass gleichartige Geräte einer umfangreichen Anlage (z.B. Gebäudekomplex) im Zuge eines Gruppen-Updates aktualisiert werden. Dann könnte die Anzahl der Endgeräte ED auch in der Größenordnung von 10**2 bis 10**3 liegen.
Wie in Fig. 3 dargestellt werden nach dem Herunterladen bzw. Download Nachrichten zum Status des Updates von den einzelnen Endgeräten EDI, ED2 und ED3 an den Zigbee-Koordinator ZG gesendet. Die Nachricht kann in einer Bestätigung der erfolgreichen Software- bzw. Firmware-Aktualisierung bestehen. Falls das Update nicht erfolgreich war, wird eine Fehlermeldung an den Zigbee-Koordinator ZG übermittelt. Diese Fehlermeldung kann auch eine Information darüber enthalten, in welcher Phase das Update abgebrochen wurde bzw. zu wie viel Prozent das Update durchgelaufen ist (vgl. Fig. 4 und Beschreibung dazu) . Fig . 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Bestimmung einer Update- Nachricht und ggf . einer Information zur besseren Lokalisierung der Abbruchsursache . Dabei werden folgende Phasen unterschieden : Start Update , Vorbereitung Download, Download, Veri fikation, Installation und Finalisierung . Jeder dieser Phasen ist für den Fall eines Abbruchs während der Phase ein Fehlercode zugeordnet . Dieser ist 1 , wenn das Update überhaupt nicht gestartet werden kann, 2 , wenn die Vorbereitung des Downloads nicht erfolgreich ist , 3 , wenn während des Downloads neuer Firmware ein Problem auftritt , 4 , wenn die Authenti fi zierung des Senders nicht gelingt oder der Sender nicht für einen Firmware-Update zugelassen ist , 5 , wenn bei der Installation der heruntergeladenen Software ein Problem auftritt , und 6 , wenn der Abschluss des Updates nicht gelingt . Der Fehlercode kann einer Prozentzahl zugeordnet werden, die ein Maß dafür darstellt , wie weit das Update vor Auftreten des Fehlers gekommen ist . Der Fehlerkode bzw . die Prozentzahl kann dann mit der Fehlermeldung an den Zigbee- Koordinator ZC gesendet werden . Bei erfolgreichem Abschluss aller Phasen erhält der Zigbee-Koordinator ZC eine entsprechende Status-Meldung .
Der Fortschritt der Zigbee-Endgeräte ENI , EN2 und EN3 wird am Zigbee-Koordinator ZC aufsummiert zu einem Gruppen- bzw . Gateway-Status ( „Gateway" bezieht sich auf die Steuervorrichtung und die darüber verbundenen Endgeräte EN) zusammengefasst und - wie in Fig . 3 gezeigt - an die App gemeldet . I st der Update Vorgang für eine Update-Gruppe abgeschlossen, wird der oben beschriebene Vorgang für die nächste Gruppe wiederholt , bis alle unterlagerten Zigbee-Endgeräte EN aktualisiert sind .
Die App visualisiert den Status des System-Updates ( d . h . den Fortschritt bei den Updates der einzelnen Gruppen) , der einzelnen Gruppen Updates sowie der einzelnen unterlagerten Geräte . Der große Vorteil für den Nutzer ist , dass nur ein einzelner Update-Vorgang für das gesamte System, anstatt bis zu 25 einzelner Updates der Geräte , notwendig ist . Damit werden manuelle Vorgänge stark reduziert (Updates Starten, Updates Abwarten, Kontrolle der Kompatibilität der einzelnen Geräte etc . ) .

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Aktualisieren von Software einer Viel zahl von kommunikations fähigen Niederspannungselementen (ED) , bei dem
- die Niederspannungselemente (ED) in Gruppen angeordnet werden,
- die Gruppen von Niederspannungselementen (ED) nacheinander aktualisiert werden, und
- die Niederspannungselemente (ED) einer Gruppe im Wesentlichen gleichzeitig aktualisiert werden .
2 . Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass
- eine Steuervorrichtung ( ZG ) für die Steuerung von zumindest Teilen des Ablaufs der Aktualisierung mit den Niederspannungselementen (ED) kommuni ziert ,
- die Niederspannungselemente (ED) einer ersten Gruppe eine Statusinformation an die Steuervorrichtung ( ZG ) senden, wenn die Aktualisierung erfolgreich durchgeführt wurde , und
- die Aktualisierung einer zweiten Gruppe von Niederspannungselementen (ED) gestartet wird, wenn von allen Niederspannungselementen (ED) der ersten Gruppe eine Statusinformation an die Steuervorrichtung ( ZG ) gesendet wurde , die die erfolgreiche Durchführung der Aktualisierung signalisiert .
3 . Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Niederspannungselemente (ED) der ersten Gruppe auch eine Statusinformation an die Steuervorrichtung ( ZG ) senden, wenn die Aktualisierung nicht erfolgreich durchgeführt werden konnte .
4 . Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass
- die Niederspannungselemente (ED) bei Abbruch einer Aktualisierung eine Fehlerinformation generieren, durch die der Vor- gang bestimmt werden kann, bei dem die Aktualisierung abgebrochen wurde , und
- diese Fehlerinformation oder eine daraus abgeleitete Information mit der Statusinformation zur nicht erfolgreichen Aktualisierung an die Steuervorrichtung ( ZC ) gesendet wird .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4 , dadurch gekennzeichnet , dass
- die Aktualisierung durch eine Applikation (App ) eines Endgerätes gestartet wird, und
- für den Start der Aktualisierung durch die Applikation
(App ) eine Nachricht an die Steuervorrichtung ( ZC ) gesendet wird .
6. Verfahren nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , dass
- aus den Statusinformationen der Niederspannungselemente
(ED) einer Gruppe eine Gruppenstatusinformation erzeugt wird, und
- die Gruppenstatusinformation von der Steuervorrichtung ( ZC ) an die Applikation (App ) übermittelt wird .
7 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass die Anordnung der Niederspannungselemente (ED) in Gruppen entweder nach Maßgabe des Niederspannungselemententyps oder nach Maßgabe der Gleichheit von Software der Niederspannungselemente (ED) vorgenommen wird .
8 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass die Kommunikation mittels zumindest eines Funkprotokolls erfolgt .
9. Steuervorrichtung ( ZC ) für die Steuerung von zumindest Teilen des Ablaufs einer Aktualisierung von Software einer Viel zahl von kommunikations fähigen Niederspannungselementen
(ED) , welche dafür ausgestaltet ist , - die Niederspannungselemente (ED) in Gruppen anzuordnen,
- eine konsekutive Aktualisierung der Gruppen von Niederspannungselementen (ED) zu unterstützen, und
- für eine im Wesentlichen gleichzeitige Aktualisierung der Niederspannungselemente (ED) mit diesen im Wesentlichen gleichzeitig zu kommunizieren.
10. System umfassend
- eine Steuervorrichtung (ZG) nach Anspruch 9, und
- eine Vielzahl von kommunikationsfähigen Niederspannungselementen (ED) mit aktualisierbarer Software.
11. System nach Anspruch 10, umfassend ein Endgerät mit einer Applikation (App) , welche dafür ausgestaltet ist, eine Aktualisierung von Software der Vielzahl von kommunikationsfähigen Niederspannungselementen (ED) zu starten.
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