CN111954822B - 中间模块、接收器模块、监测***和监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在电网(82)和用电器(92a，92b)之间中间连接的中间模块(10)，所述中间模块具有用于将所述中间模块(10)连接到所述电网(82)的输入‑电流连接端(12)，并且具有用于将所述用电器(92a，92b)连接到所述中间模块(10)的输出‑电流连接端(24)，其中，所述中间模块(10)设置用于，求取所述用电器(92a，92b)的运行数据，并且通过所述输入‑电流连接端(12)将关于所求取的运行数据的信息传输到所述电网(82)中，其中，所述输入‑电流连接端(12)具有分别用于接通所述电网(82)的每个相线(84a‑c)的三个相线‑输入接通部(16a‑c)。本发明还涉及一种用于从所述电网(82)接收关于用电器(92a，92b)的运行数据的信息的接收器模块(50)，一种具有中间模块(10)和接收器模块(50)的监测***(80)，一种用于将中间模块(10)投入运行的方法，中间模块的一种用于监测用电器(92a，92b)的应用，以及一种用于监测用电器(92a，92b)的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电网和用电器之间中间连接(Zwischenschalten)的中间模块。本发明还涉及一种用于从电网接收关于用电器的运行数据的信息的接收器模块。此外，一种具有中间模块和接收器模块的监测***也属于本发明的范畴。最后，本发明涉及一种用于将中间模块投入运行(Inbetriebnahme)的方法、中间模块的一种用于监测用电器的应用，和一种用于监测用电器的方法。
背景技术
对于家庭应用已知固定安装的“智能”电表(所谓的Smart-Meter，智能电表)，该智能电表允许测量和记录用电器总体的电流消耗。
为了后续能够设置对单个用电器的有目的的监测，已经提出各种适配器，适配器能够连接在单相电网和用电器之间。借助这些适配器，能够检测例如冰箱或电视机的电流消耗，并且借助适合的程序示出。
在制造工厂中，通常希望能够监测借助强电流(Starkstrom)运行的制造机器的运行状态。尤其需要能够远程地监测和记录：借助制造机器是否执行制造操作并且必要时已经执行哪些制造操作。在分析处理这些信息之后，能够优化对生产工具的使用和价值创造过程。为了该监测任务，现在使用机器特定的监测***，该监测***固定地连接到相应的制造机器。
发明内容
本发明的任务
因此，本发明的任务在于说明用于灵活且可改装地监测高压电网中的用电器的一种设备和一种方法。
本发明的描述
根据本发明，该任务通过根据权利要求1的监测***、根据权利要求19的用于将监测***投入运行的方法、根据权利要求20的监测***的应用，以及根据权利要求22的用于监测用电器的方法来解决。在相应的从属权利要求中说明优选的实施方式和变型方案。
根据本发明的中间模块
根据本发明，设置一种用于在电网和用电器之间中间连接的中间模块，该中间模块具有将中间模块连接到电网的输入-电流连接端，并且具有用于将用电器连接到中间模块的输出-电流连接端。中间模块设置用于求取用电器的运行数据，并且通过输入-电流连接端将关于所求取的运行数据的信息传输到电网中。输入-电流连接端具有三个相线(Auβenleiter)-输入接通部，分别用于接通电网的一个相线。因此，中间模块设置用于将用电器连接到三相电网。因此，根据本发明的中间模块也适用于借助强电流运行的制造机器。通过经由电网传输所求取的运行数据，能够省去设置专门的传输基础设施——对此的有线的解决方案需要开销高地安装；无线的变型方案在工业生产车间中使用时容易受到干扰。因此，根据本发明的中间模块能够以简单的方式连接在用电器(尤其是制造机器)与三相电网(尤其是高压电网)之间进行连接。然后，中间模块能够监测用电器的运行状态，其方式是：求取用电器的运行数据并将有关于此的信息传输到电网中。
相线(也称为“相”)是在通常运行中相对于中性导线存在电压的导线，并且能够有助于电能的传输或分配，但不是中性导线(中心导线(Mitttelleiter))。在具有230V额定电压的单相连接中，相线仅出现一次并且通常具有标记“L”。三相电网具有三个相线，其通常称为L1、L2和L3。在连接到用电器的低压电网中，相线相对于中性导线和可能存在的保护导线的电压有效值通常为230V，每两个相线之间的电压有效值为400V，三个相线的交流电压之间的相位差为120°。电网(尤其是低压电网)通常具有50Hz与60Hz之间的频率。在欧洲，中性导线通常相对于保护导线和大地不具有电压，使得所有相线相对于大地具有230V的电压。在用电器连接到低压电网的所有三个相(相线)时，将谈及强电流连接。
中间模块尤其设置用于测量和/或计算运行数据本身。中间模块通常设置用于通过监测相线-输入接通部来求取运行数据，尤其是通过测量通过相线-输入接通部的电流强度和/或测量相线-输入接通部之间的电压。关于运行数据的信息可以是运行数据的数值，即可以说运行数据本身，和/或由中间模块从所求取的运行数据推导的参数。示例：测量中间模块中的电流和电压；传输所测量的电流变化过程(变型方案1)或所计算的能量消耗(变型方案2)。可以设置OFDM方法(OFDM＝Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，正交频分复用)来传输信息。
用电器可以是制造机器，尤其是较低数字化地或完全不数字化地连接到制造工厂的数据基础设施的制造机器。该制造机器可以在人工工作场所(Handerbeitsplatz)上使用，并且例如可以是焊接装置。人工工作场所是具有较低自动化程度和较高人工工作比例的生产或制造设备。人工工作场所基本上包括工作台/工作面，以及大多包括由使用者根据指示自由手动操作的多种工具。由于较低的自动化程度会导致工艺过程中的干扰和更高的开销，因为在此除了实际制造或加工工件外，还存在其他辅助活动，例如手动创建工作指示，打印并获取说明、指示和图示。此外，通常存在较高的制造开销。由此以及由于工作材料不足或过于复杂、缺乏对工作进展的反馈，以及通常缺乏对工具和机器的状态监测和诊断，会导致高的废品率(Ausschuss)。在此能够以简单的方式改装根据本发明的中间模块，然后提供所期望的数据用以在人工工作场所上进行制造。
制造机器可以是用于板加工或金属加工的机器。与通常的要么完全不关联或高程度地直至完全地数字化关联的其他制造工厂或物流工厂不同，金属加工和/或板加工的制造工厂通常采取中等程度的数字化。这意味着存在许多高程度数字化地联网的机器(例如新一代的CNC金属加工机、平板切割机、折弯机或冲孔机)以及较低甚至完全不联网的制造机器(例如简单的电锯、钻机、铆接工具、铣床)。较旧的机器通常具有非常长的使用寿命、耐用性和可靠性，并且工厂领导不情愿将它们换成新的全自动机器。根据本发明的中间模块使得能够将较老的、经受考验的机器集成到制造工厂的数字监测和控制***中。如果在制造工厂中尚不存在数字的监测和控制***，则可以借助根据本发明的中间模块快速且成本有利地安装该数字的监测和控制***。如果已经进行部分数字化，则借助根据本发明的中间模块能够升级(ertüchtigen)至今尚未数字化的制造机器，以便将其集成到该监测和控制***中。
尤其在首次使用根据本发明的中间模块时——与传统的最初使用数字化解决方案相反——不存在制造机器停止的风险。中间模块仅连接在制造机器和电网之间并且导通电流。如果数字监测***不正常工作，则其对制造机器的运行准备没有影响，因为制造机器首先能够像以前一样——即未数字化地——继续运行。
优选地，输入-电流连接端还具有用于与电网的中性导线接通的中性导线-输入接通部和/或用于与电网的保护导线接通的保护导线-输入接通部。通过所谓的接地参考(即与中性导线的连接)可以实现改善干扰不敏感度。此外，通过用电器补偿三个相线的不对称负载。
在一种有利的实施方式中，中间模块设置成通过相线-输入接通部中的恰好一个传输关于运行数据的信息。这简化中间模块的结构。
对此的一种替代的、有利的实施方式设置，中间模块设置成通过至少两个(优选所有)相线-输入接通部来传输关于运行数据的信息。这种替代方案提供冗余并提高信息传输的稳健性。接收站可以在电网的多个相线中的任何一个上接收关于运行数据的信息。在通过所有相线-输入接通部进行传输时，不管三个相线中的哪一个进入插座，接收站尤其都还能够连接到同一电网的单相插座。
在一种有利的实施方式中，输入-电流连接端构造成用于***插座的中间模块插头，其中，输入-电流连接端的输入接通部尤其分别构造成插销。在所谓的“即插即用解决方案”的意义上，这允许特别简单的实现方案；无需服务使用。此外，能够简单地更换中间模块或者在其他用电器上使用中间模块。该实施方式尤其适用于应在不同的位置连接到电网的位置可变的制造机器。可以将抗干扰保护(阻尼扼流圈、铁素体、过压限制器等)一同集成到中间模块中。
在一种替代的实施方式中，例如如果借助顶帽式导轨安装(Hutschienenmontage)将中间模块安装在配电柜或介质柱中，则可以设置输入-电流连接端与电网的导线的单独布线。
特别优选地，对于输入-电流连接端的输入接通部中的每个，输出-电流连接端分别具有一个分配的输出接通部。这简化用电器至中间模块的连接。输出接通部中的每个基本上分别与所分配的输入接通部导电连接。换句话说，在该实施方式中，输出-电流连接端包括三个相线-输出接通部。如果输入-电流连接端具有中性导线-输入接通部或保护导线-输入接通部，则输出-电流连接端还包括中性导线-输出接通部或和/或保护导线-输出接通部。
输出-电流连接端特别优选地构造成用于***插头的中间模块-插座，其中，输出-电流连接端的输出接通部尤其分别构造成***式插口(Einsteckbuchse)。然后，可以特别简单地连接用电器。
优选地，中间模块设置用于测量电流的至少一个参数，该电流在运行中从电网通过中间模块流到用电器。这允许精确地求取运行数据。待测量的参数尤其可以是：电流强度、电压、相移、负载峰值、谐波。根据参数，可以对每对相线-输入接通部与所分配的相线-输出接通部分开进行测量，也可以对所有对的相线-输入接通部与所分配的相线-输出接通部共同进行测量。
特别优选地设置：中间模块设置用于时间上分辨地求取运行数据；关于所求取的运行数据的信息包括时间信息。换句话说，由中间模块给关于运行数据的信息设置时间戳(Zeitstempeln)。由此为分析和控制开启附加的可能性。
中间模块可以设置用于通过输入-电流连接端接收来自电网的命令。这些命令例如可以说明：如何由中间模块求取关于运行数据的信息，和/或应将哪些信息从中间模块传输到电网中。这些命令还可以用于控制用电器，例如将用电器关断或切换到另一运行模式。
中间模块可以具有LAN接口和/或WLAN接口。这种接口尤其对于配置中间模块或连接附加设备(例如摄像机或光栅)有用。
中间模块优选地具有用于摄像机的连接端(优选USB接口)，并且设置用于将从摄像机接收的图像传输到电网中。通过由摄像机记录的图像能够辨识连接到中间模块的用电器。此外，图像的传输能够实现对中间模块的周围环境的光学远程监测。
在其他有利的实施方式中，中间模块可以单独地或以任意组合地包括以下内容：
-一个或多个模拟输入端(例如0-10V，4-20mA)，
-一个或多个数字输入端(例如24V)，
-一个或多个开关输出端(例如24V或230V)，
-一个或多个USB接口，例如用于连接摄像机，尤其是网络摄像头，
-温度传感器和/或湿度传感器。
然后，中间模块基本上设置用于：将通过一个或多个输入端或一个或多个接口所接收的数据或由一个或多个传感器所测量的数据通过输入-电流连接端传输到电网中。温度传感器和/或湿度传感器能够为用于对用电器的周围环境进行空气调节(Klimastisierung)的装置提供信息，使得必要时能够对这些装置进行调整。
根据本发明的接收器模块
一种接收器模块也属于本发明的范畴，该接收器模块用于从电网接收关于用电器的运行数据的信息，该接收器模块具有用于将接收器模块连接到电网的接收器-电流连接端，并且具有处理装置，该处理装置与接收器-电流连接端存在直接的电接通，并且设置用于通过接收器-电流连接端从电网接收关于运行数据的信息，并对该关于运行数据的信息进行存储和/或分析处理。接收器模块可以通过接收器-电流连接端连接到电网，尤其是连接到以下电网：该电网上还连接有一个或多个根据本发明的中间模块。接收器-电流连接端可以构造用于至电网的一个或多个(尤其是所有)相线的单相或多相(尤其是三相)的连接。
如果处理装置设置用于分析处理信息，则其还优选设置用于存储分析处理结果。中间模块中的存储器允许时间延迟地或集合地传递至外部位置，或允许借助读取器偶尔进行读取。处理装置此外可以设置用于，例如通过LAN、WLAN和/或移动无线电(例如GSM网络)转发关于运行数据的信息。如果仅将该信息存储在接收器模块中而不将其传递给外部，则能够有效地预防对这些信息的未授权访问。
接收器模块优选设置用于，向使用者的移动设备发送与关于运行数据的信息有关的消息。这使得使用者更容易地监测用电器。为此，接收器模块可以具有通信装置，例如聊天机器人。
特别优选地，接收器模块设置用于尤其从使用者的移动设备接收命令，并且通过接收器-电流连接端将这些命令传递到电网中。这使得使用者能够控制连接到电网的中间模块或通过中间模块连接的用电器。为此，接收器模块可以具有通信装置，例如聊天机器人。
根据本发明的监测***
一种用于监测用电器的监测***同样属于本发明的范畴，监测***包括：
-具有三个相线的电网，
-根据本发明的中间模块，通过该中间模块能够将用电器连接到电网，
-接收器模块，其用于从电网接收关于用电器的运行数据的信息，
其中，接收器模块具有用于将接收器模块连接到电网的接收器-电流连接端，并且具有处理装置，该处理装置设置用于通过接收器-电流连接端从电网接收关于运行数据的信息。监测***使得能够监测并且必要时控制三相电网上的用电器。根据本发明的中间模块的特别的优点能够在监测***中使用。电网通常还包括中性导线和/或保护导线。用电器通常依赖三相交流电(强电流)的供给；用电器可以是制造机器。监测***可以包括用电器。用电器可以是位置可变的，即——能够在不同的位置连接至电网。接收器模块优选地是根据本发明的接收器模块，使得也能够充分利用根据本发明的接收器模块的特定的优点。
在一种优选的实施方式中设置：电网还包括中性导线；接收器模块的接收器-电流连接端具有(尤其是恰好一个)用于连接接收器模块与电网的相线之一的接收器-相线接通部，以及具有用于连接接收器模块与电网的中性导线的接收器-中性导线接通部。这简化接收器模块至电网的连接。
监测***还可以包括相位耦合器，相位耦合器设置用于，将在电网的相线之一中传输的信息转发到电网的所有其他相线上。这将尤其有用，如果中间模块设置成仅通过相线-输入接通部之一来传输关于运行数据的信息。
根据本发明的投入运行方法
本发明还涉及一种用于将根据本发明的中间模块投入运行的方法，中间模块具有用于摄像机的连接端，所述方法具有以下步骤：
a)将中间模块连接到具有三个相线的电网；
b)将用电器连接到中间模块；
c)将摄像机连接到中间模块；
d)借助摄像机记录用电器的图像；
e)借助中间模块将图像传输到电网中；
f)将图像与已知的用电器类型的其他图像进行比较，用以辨识用电器；
g)对中间模块与所识别的用电器类型的分配进行存储。
该方法简化所谓的配对，即将中间模块分配给用电器。步骤b)不必在步骤a)之后立即实施。步骤c)和d)也能够以相反的顺序来实施。可以为步骤f)和g)设置数据库，例如设置在连接到电网的接收器模块中，或设置在服务器或云应用中。
根据本发明的中间模块的应用
根据本发明的中间模块的一种用于监测用电器的应用同样属于本发明的范畴，其中，用电器通过中间模块连接到具有三个相线的电网，尤其其中，用电器是制造机器。根据本发明的中间模块的这种应用使得能够以简单的方式监测三相电网上的用电器——即具有强电流连接端的用电器。电网通常是制造工厂的电网，多个制造机器连接到该电网上，其中优选地，制造机器中的每个通过根据本发明的中间模块连接到电网。用电器通常具有至少3kW、优选至少5kW的最大电功率消耗。该制造机器尤其可以是机床、电动工具、注塑机、板加工机、焊接设备或涂漆设备。
优选地，接收器模块借助接收器模块的接收器-电流连接端也连接到电网。接收器模块优选具有处理装置，处理装置设置用于通过接收器-电流连接端从电网接收关于运行数据的信息。特别优选地，接收器模块是根据本发明的接收器模块。
根据本发明的监测方法
最后，本发明涉及一种用于监测具有三个相线的电网中的用电器的方法，该方法具有以下步骤：
a)将用电器通过根据本发明的中间模块与电网连接；
b)将接收器模块与电网连接；
c)在中间模块中求取用电器的运行数据，并且通过中间模块的输入-电流连接端将关于所求取的运行数据的信息传输至电网中；
d)在接收器模块中从电网接收关于运行数据的信息；
并且优选具有以下步骤
e)在接收器模块中存储和/或分析处理关于运行数据的信息。
该方法提供监测连接到三相电网的用电器的运行的简单且灵活的可能性，而不需要固定地安装在用电器上和在电网中的监测装置。借助根据本发明的方法尤其能够执行监测在非数字化或仅低程度数字化的制造工厂中的制造机器。
根据本发明，在步骤a)中，可以分别通过一个中间模块将多个用电器与电网连接。通常仅设置一个共同的接收器模块，该接收器模块从每个中间模块接收关于运行数据的相应的信息。
能够以给定的顺序或相反的顺序或同时执行步骤a)和b)。
接收器模块优选地具有处理装置，该处理装置设置用于通过接收器-电流连接端从电网接收关于运行数据的信息。特别优选地，接收器模块是根据本发明的接收器模块。
通常在步骤c)中连续地求取运行数据。关于所求取的运行数据的信息可以连续地或以一定的时间间隔(尤其是在一时间段上积聚地)传输到电网中。
在步骤c)中求取运行数据时，可以对用电器的电流特性曲线、电压特性曲线、功率特性曲线和/或能量特性曲线与用电器的运行状态进行关联。换句话说，根据对于这些用电器或用电器类型预先已知的模式，由所测量的电流消耗、电压特性消耗、功率消耗和/或能量消耗推断用电器的运行状态。在此将“存在确定的运行状态”视为待求取的运行数据。然后，将关于这些运行状态的信息传输到电网中。优选远程地监测、识别和/或记录运行状态。接收器模块和中间模块尤其能够彼此远离地与电网连接。
在步骤c)中的求取运行数据尤其包括确定用电器是激活的(即工作)还是未激活的(不工作)。对于制造机器的情况，这意味着尤其确定该制造机器是生产的(即生产或加工构件)还是非生产的(即不执行处理操作或制造操作)。
在步骤c)中求取运行数据时，优选在其他运行状态之间进行区分。尤其可以区分用电器的以下运行状态：
-关闭(无电流消耗)；
-待机(静态电流)；
-启动(接通时的典型电流负载特性)；
-预热(预热时的典型电流负载特性)；
-准备就绪(运行准备就绪的用电器；
-加工(用电器是激活的)；
-关机(关闭机器并关断连接)。
这些工作状态尤其可以通过它们的消耗电流或功率消耗的不同特征曲线来区分。关于所求取的运行数据的信息可以限于表示已辨识的运行状态。
如果用电器是能够执行不同制造操作或处理操作的制造机器，则在运行状态“加工”的范畴中能够进行进一步的精细区分，以便求取执行这些操作中的哪个和/或在此存在哪些参数。例如能够确定：制造操作是处于前进中的阶段还是已经实现其目标，其中机器继续运行。如此，例如能够确定：锯床是仍在操作中(例如高功率消耗)还是已经锯穿构件(功率消耗下降)。因此，例如相应地能够确定是在处理由铝制成的部件(例如较低的功率消耗)还是由钢制成的部件(较高的功率消耗)。
由说明书、权利要求和附图中得出本发明主题的其他优点和有利构型。以上提及的和进一步列出的特征分别能够单独使用或以任意组合多个地使用。所示出和所描述的实施方式不应视为详尽的列表，而是具有用于描述本发明的示例性特征。
附图说明
图1示出根据本发明的中间模块的示意图；
图2a示出根据本发明的接收器模块的示意图，其具有三个接收器-相线接通部、一个接收器-中性导线接通部和一个接收器-保护导线接通部；
图2b示出根据本发明的接收器模块的示意图，其仅具有一个接收器-相线接通部和一个接收器-中性导线接通部；
图3示出根据本发明的具有电网的监测***的示意图，该电网具有两个根据本发明的中间模块并且具有根据本发明的接收器模块，各一个用电器通过所述中间模块连接到电网；
图4示出根据本发明的用于监测具有三个相线的电网中的用电器的方法的流程图；
图5示出根据本发明的用于将根据本发明的中间模块投入运行的方法的流程图，该中间模块具有用于摄像机的连接端。
具体实施方式
图1以高度示意性的图示示出根据本发明的中间模块10。中间模块10具有输入-电流连接端12。输入-电流连接端12在此构造为中间模块-插头14。输入-电流连接端12包括三个相线-输入接通部16a、16b、16c。输入-电流连接端12还包括中性导线-输入接通部18和保护导线-输入接通部20。输入-电流连接端12的输入接通部16a-c、18、20在此分别构造成中间模块-插头14的插销22a-e。中间模块插头14能够***电网的网络-插座中，使得输入-电流连接端12的输入接通部16a-c、18、20分别与电网的相线、中性导线或保护导线电连接。可以根据IEC 60309，尤其根据IEC 60309-2:1999+A1:2005，修订+A2:2012，德语版EN 60309-2:1999+A1:2007+A2:2012示出的构型中的一个来构造中间模块-插头。
中间模块10还具有输出-电流连接端24。输出-电流连接端24包括三个相线-输出接通部26a、26b、26c以及一个中性导线-输出接通部28和一个保护导线-输出接通部30。输出-电流连接端24在此构造成中间模块-插座32，其中，输出接通部26a-c、28、30分别构型成***式插口34a-e。中间模块-插座32可以实施为CEE-强电流-插座。该圆形插接设备最初是由CEE(Commission internationale de reglementation en vue de l'approbation deL’equipement electrique，国际设备认证委员会)设计的。工业插头类型的标准化是在1960年代的CEE 17中执行的，其1968年在英国被采用为BS 4343并且后来成为IEC 60309。因此，也借用英语的命名“CEE形式插头”作为CEE-插接连接器。用电器的连接端插头能够***中间模块-插座32中。相线-输出接通部26a-c分别与分配的相线-输入接通部16a-c电连接。相应地，中性导线-输出接通部28与中性导线-输入接通部18电连接，并且保护导线-输出接通部30与保护导线-输入接通部20电连接。
中间模块10设置用于求取连接到中间模块10的用电器的运行数据，并且将关于所求取的运行数据的信息传输到中间模块10所连接到的电网中。在所示出的实施方式中，中间模块10在此包括监测装置36。监测装置36还能够用于实施中间模块10的其他监测任务、控制(Kontroll)任务和调节(Steuerung)任务。监测装置36在此包括微处理器37a、存储单元37b和电子时钟37c。为了将关于运行数据的信息传输到电网中，在监测装置36中实现OFDM方法。
监测装置36与中间模块10的输入-电流连接端12以及输出电流连接端24存在电连接。监测装置36尤其能够测量从输入接通部16a-c、18、20之一流至所分配的输出接通部26a-c、28、30的电流，和/或测量施加在输入接通部16a-c、18、20或输出接通部26a-c、28、30之间的电压。在此时间上分辨地进行测量。待传输到电网中的关于运行数据的信息配备有相应的时间信息。
监测装置36可以设置用于，仅通过相线-输入接通部26a-c中的恰好一个或共同地通过所有三个相线-输入接通部26a-c将关于运行数据的信息传输到电网中。可以通过命令来进行相应的设置，通过电网将该命令传递给中间模块10。
通过电网还能够将其他命令(例如用于中断或开始对用电器供给电能)传递给中间模块10。为此，监测装置36能够断开或闭合输入接通部16a-c、18、20和输出接通部26a-c、28、30之间的未详细示出的中断开关。
在所示出的实施方式中，中间模块10还具有WLAN接口38、LAN接口40、USB接口42和用于摄像机的连接端44。连接端44可以实施成(其他)USB接口。WLAN接口38和LAN接口40尤其可以用于维护目的和诊断目的，例如用于更新中间模块10的固件。同样适用于USB接口42。该接口还可以用于将电子辅助设备(例如用于周围环境状况的传感器)连接到中间模块10。借助用于摄像机的连接端44能够将由摄像机记录的图像传输到中间模块10。
图2a以高度示意性的方式示出根据本发明的接收器模块50的第一实施方式。接收器模块50具有接收器-电流连接端52，接收器模块50能够借助该接收器-电流连接端连接到电网。接收器-电流连接端52在此包括三个接收器-相线接通部54a-c、一个接收器-中性导线接通部56和一个接收器-保护导线接通部58。接收器-电流连接端52同样能够构型成根据IEC-60309的强电流-插头。
接收器模块50具有处理装置60。处理装置60与接收器-电流连接端52存在直接的电接通。换句话说，处理装置60与接收器-电流连接端52直接电导通地连接。处理装置60用于从接收器模块50所连接的电网接收关于用电器的运行数据的信息。接收器模块50可以通过所有三个接收器-相线接通部54a-c接收关于用电器的运行数据的信息。处理装置60存储这些信息。处理装置60还可以分析处理所存储的信息，并且必要时存储处理的结果。处理装置60为此具有微处理器62和存储单元64。
处理装置60可以将所接收的和所存储的信息或分析处理结果传递到例如服务器、移动电话或笔记本电脑。处理单元60为此具有移动无线电适配器66、WLAN适配器68和LAN适配器70(以太网接口)。
接收器模块60还设置用于，将与关于运行数据的信息有关的消息发送到使用者的移动设备。处理装置60为此具有聊天机器人72，该聊天机器人通过移动无线电适配器66或WLAN适配器68发送消息。
此外，处理装置60设置用于接收命令并且通过接收器-电流连接端52将命令传输到电网中。聊天机器人72同样用于接受命令，能够通过移动无线电适配器66或WLAN适配器68以文本消息的形式给聊天机器人提供命令。由接收器模块50通过接收器-电流连接端52将命令传递到电网中，在该电网中例如由根据本发明的中间模块来接收命令。在传递到电网中之前，处理装置60能够对用于中间模块的命令进行处理。
图2b以高度示意性的方式示出根据本发明的接收器模块50的第二实施方式。接收器模块50具有接收器-电流连接端52，接收器模块50能够借助该接收器-电流连接端连接到电网。接收器-电流连接端52在此包括恰好一个接收器-相线接通部54和一个接收器-中性导线接通部56。因此，第二实施方式中的接收器模块50可以连接到电网中的单相插座。在结构和功能上，第二实施方式中的接收器模块50在其他方面对应于根据图2a的接收器模块的第一实施方式。
图3以高度示意性的图示示出根据本发明的监测***80。监测***80包括具有三个外部导线84a、84b、84c、一个中性导线86和一个保护导线88的电网82。电网82还包括多个网络-插座90a、90b、90c，所述多个网络-插座分别与电网82的所有导线84a-c、86、88电连接。网络-插座90a、90b、90c在此分别实施成CEE强电流插座。
监测***80还具有两个根据本发明的中间模块10。两个用电器92a、92b通过中间模块10连接到电网82。用电器92a在此是铣床；用电器92b在此是焊接机器人。中间模块10在结构和功能上对应于图1的中间模块。用电器92a、92b分别具有用电器-电流连接端94，该用电器-电流连接端具有三个相线-输入端96a、96b、96c，一个中性导线-输入端98和一个保护导线-输入端100。可以理解，在实践中，用电器-电流连接端94不是直接构造在用电器92a、92b的壳体上，而是通常分别通过电缆与用电器92a、92b连接。
监测***80还包括根据本发明的接收器模块50，该接收器模块通过网络-插座90c连接到电网82。接收器模块50在此对应于根据图2a的实施例。
在根据本发明的监测***的一种未示出的、替代的实施方式中，接收器模块可以对应于根据图2b的实施方式，并且通过电网的单相插座(防震插座(Schuko-Steckdose))仅与电网的相线之一以及电网的中性导线连接。
在用电器92a、92b运行时，中间模块10分别求取其用电器92a、92b的运行数据，并且通过中间模块的相应的输入-电流连接端12将关于这些运行数据的信息传输到电网82中。为了传输，中间模块10分别将个性化特征添加到关于运行数据的信息中。由此，稍后能够将关于运行数据的信息分配给中间模块10之一以及与该中间模块连接的用电器92a、92b。
接收器模块50从电网82接收关于运行数据和个性化特征的信息并存储这些信息。在需要时，接收器模块50对信息进行分析处理，并且还能够存储分析处理结果。为了进一步的分析和存档，接收器模块50将关于运行数据的信息以及必要时分析处理结果发送至上级的实体(Instanz)102。上级的实体102在此是云存储器，接收器模块50通过其WLAN适配器68与云存储器通信。
图4示出根据本发明的用于监测具有三个相线的电网中的用电器的方法的流程图。该方法例如可以借助根据图3的根据本发明的监测***80来执行。
在步骤200中，用电器通过根据本发明的中间模块连接到电网。步骤200包括将中间模块与电网连接200a，以及将用电器与中间模块连接200b。此外，在步骤202中连接优选根据本发明的接收器模块与电网。
然后，电网上的用电器能够运行。在步骤204中在中间模块中求取用电器的运行数据，并且在步骤206中通过中间模块的输入-电流连接端将关于所求取的运行数据的信息传输到电网中。在步骤208中由接收器模块从电网接收该信息。最后，在步骤210中将关于运行数据的信息存储在接收器模块中，和/或在步骤212中在接收器模块中对所述信息进行分析处理。
图5示出根据本发明的用于将根据本发明的中间模块投入运行的方法的流程图，该中间模块具有用于摄像机的连接。
在步骤300中，中间模块连接到具有三个相线的电网。在步骤302中将用电器连接到中间模块。在步骤304中将摄像机连接到中间模块。在步骤306中借助摄像机记录用电器的图像。然后，在步骤308中借助中间模块将这些图像传输到电网中。随后，在步骤310中将图像与已知的用电器类型的其他图像进行比较，用以辨识用电器。步骤310能够在根据本发明的接收器模块中或在上级的实体中执行。在后者的情况下，能够由接收器模块将图像传递给上级的实体。最后，在步骤312中，对中间模块与所识别的用电器类型的分配进行存储。所述存储能够在上级实体和/或接收器模块和/或中间模块中进行。
Claims (32)
1.一种监测***(80)，所述监测***用于金属加工和/或板加工的制造工厂并且用于监测用电器(92a，92b)，所述监测***包括：
用电器(92a，92b)，所述用电器是用于加工板和/或加工金属的制造机器的形式；
电网(82)，所述电网具有三个相线(84a-c)；
中间模块(10)，通过所述中间模块能够将所述用电器(92a，92b)连接到所述电网(82)，所述中间模块具有输入-电流连接端(12)，所述输入-电流连接端用于将所述中间模块(10)连接到所述电网(82)，其中，所述输入-电流连接端(12)具有三个相线-输入接通部(16a-c)，所述三个相线-输入接通部分别用于接通所述电网(82)的一个相线(84a-c)，所述中间模块还具有输出-电流连接端(24)，所述输出-电流连接端用于将所述用电器(92a，92b)连接到所述中间模块(10)，其中，所述中间模块(10)设置用于求取所述用电器(92a，92b)的运行数据并且通过所述输入-电流连接端(12)将关于所求取的运行数据的信息传输到所述电网(82)中；
接收器模块(50)，所述接收器模块用于从所述电网(82)接收关于所述用电器(92a，92b)的运行数据的信息，其中，所述接收器模块(50)具有接收器-电流连接端(52)，所述接收器-电流连接端用于将所述接收器模块(50)连接到所述电网(82)，并且所述接收器模块还具有处理装置(60)，所述处理装置设置用于通过所述接收器-电流连接端(52)从所述电网(82)接收关于所述运行数据的信息；
其中，所述中间模块(10)具有用于摄像机的连接端(44)，并且所述中间模块设置用于将从所述摄像机接收的图像传输到所述电网(82)中。
2.根据权利要求1所述的监测***(80)，其特征在于，所述制造机器是位置可变的。
3.根据权利要求1或2所述的监测***(80)，其特征在于，所述电网(82)是制造工厂的电网，多个制造机器连接到所述电网上。
4.根据权利要求1或2所述的监测***(80)，其特征在于，所述输入-电流连接端(12)具有中性导线-输入接通部(18)，所述中性导线-输入接通部用于接通所述电网(82)的中性导线(86)，和/或所述输入-电流连接端(12)具有保护导线-输入接通部(20)，所述保护导线-输入接通部用于接通所述电网(82)的保护导线(88)。
5.根据权利要求1或2所述的监测***(80)，其特征在于，所述中间模块(10)设置用于通过所述相线-输入接通部(16a-c)中的恰好一个相线-输入接通部来传输关于所述运行数据的信息。
6.根据权利要求1或2的监测***(80)，其特征在于，所述中间模块(10)设置用于通过至少两个相线-输入接通部(16a-c)来传输关于所述运行数据的信息。
7.根据权利要求1或2所述的监测***(80)，其特征在于，所述输入-电流连接端(12)构造成用于***到插座中的中间模块-插头(14)。
8.根据权利要求1或2所述的监测***(80)，其特征在于，对于所述输入-电流连接端(12)的输入接通部(16a-c，18，20)中的每个输入接通部，所述输出-电流连接端(24)分别具有一个分配的输出接通部(26a-c，28，30)。
9.根据权利要求1或2所述的监测***(80)，其特征在于，所述输出-电流连接端(24)构造成用于插头***的中间模块-插座(32)。
10.根据权利要求1或2所述的监测***(80)，其特征在于，所述中间模块(10)设置用于测量电流的至少一个参数，所述电流在运行中从所述电网(82)通过所述中间模块(10)流至所述用电器(92a，92b)。
11.根据权利要求1或2所述的监测***(80)，其特征在于，所述中间模块(10)设置用于时间上分辨地求取所述运行数据，并且关于所求取的运行数据的信息包括时间信息。
12.根据权利要求1或2所述的监测***(80)，其特征在于，所述中间模块(10)设置用于通过所述输入-电流连接端(12)接收来自所述电网(82)的命令。
13.根据权利要求1或2所述的监测***(80)，其特征在于，所述中间模块(10)具有LAN接口(40)和/或WLAN接口(38)。
14.根据权利要求1或2所述的监测***(80)，其特征在于，所述处理装置(60)与所述接收器-电流连接端(52)存在直接的电接通，并且所述处理装置设置用于存储和/或分析处理关于所述运行数据的信息。
15.根据权利要求1或2所述的监测***(80)，其特征在于，所述接收器模块(50)设置用于向使用者的移动设备发送与关于所述运行数据的信息有关的消息。
16.根据权利要求1或2所述的监测***(80)，其特征在于，所述接收器模块(50)设置用于接收命令，并且通过所述接收器-电流连接端(52)将所述命令传递到所述电网(82)中。
17.根据权利要求1或2所述的监测***(80)，其特征在于，
所述电网(82)还包括中性导线(86)，
所述接收器模块(50)的接收器-电流连接端(52)具有接收器-相线接通部(54)，所述接收器-相线接通部用于连接所述接收器模块(50)与所述电网(82)的相线(84a-c)中的一个相线，并且所述接收器模块(50)的接收器-电流连接端(52)具有接收器-中性导线接通部(56)，所述接收器-中性导线接通部用于连接所述接收器模块(50)与所述电网(82)的中性导线(86)。
18.根据权利要求1所述的监测***(80)，其特征在于，所述连接端是USB接口。
19.根据权利要求6所述的监测***(80)，其特征在于，所述中间模块(10)设置用于通过所有相线-输入接通部(16a-c)来传输关于所述运行数据的信息。
20.根据权利要求7所述的监测***(80)，其特征在于，所述输入-电流连接端(12)的输入接通部(16a-c，18，20)分别构造成插销(22a-e)。
21.根据权利要求9所述的监测***(80)，其特征在于，所述输出-电流连接端(24)的输出接通部(26a-c，28，30)分别构造成***式插口(34a-e)。
22.根据权利要求16所述的监测***(80)，其特征在于，所述接收器模块(50)设置用于从使用者的移动设备接收命令。
23.一种用于将根据权利要求1所述的监测***(80)投入运行的方法，所述方法具有以下步骤：
a)将所述中间模块(10)连接(300)到具有三个相线(84a-c)的电网(82)；
b)将所述用电器(92a，92b)连接(302)到所述中间模块(10)；
c)将摄像机连接(304)到所述中间模块(10)；
d)借助所述摄像机记录(306)所述用电器(92a，92b)的图像；
e)将所述图像借助所述中间模块(10)传输(308)到所述电网(82)中；
f)将所述图像与已知的用电器类型的其他图像进行比较(310)，用以辨识所述用电器(92a，92b)；
g)对所述中间模块(10)与所识别的用电器类型的分配进行存储(312)。
24.一种根据权利要求1至22中任一项所述的监测***(80)的应用，其用于监测以用于加工板和/或加工金属的制造机器的形式的用电器(92a，92b)，其中，所述用电器(92a，92b)通过所述中间模块(10)连接到具有三个相线(84a-c)的所述电网(82)。
25.根据权利要求24所述的应用，其中，所述接收器模块(50)借助所述接收器模块(50)的接收器-电流连接端(52)连接到所述电网(82)。
26.一种用于通过根据权利要求1至22中任一项所述的监测***(80)监测制造工厂中的制造机器的方法，其中，所述制造机器能够作为用电器(92a，92b)连接到具有三个相线(84a-c)的电网(82)，所述方法具有以下步骤：
a)将所述制造机器通过中间模块(10)与所述电网(82)连接(200)，其中，所述中间模块(10)具有用于将所述中间模块(10)连接到所述电网(82)的输入-电流连接端(12)和用于将所述制造机器连接到所述中间模块(10)的输出-电流连接端(24)，其中，所述中间模块(10)设置用于求取所述制造机器的运行数据并且通过所述输入-电流连接端(12)将关于所求取的运行数据的信息传输到所述电网(82)中，其中，所述输入-电流连接端(12)具有三个相线-输入接通部(16a-c)，所述三个相线-输入接通部分别用于接通所述电网(82)的一个相线(84a-c)；
b)将接收器模块(50)与所述电网(82)连接(202)；
c)在所述中间模块(10)中求取(204)所述用电器(92a，92b)的运行数据，并且通过所述中间模块(10)的输入-电流连接端(12)将关于所求取的运行数据的信息传输(206)到所述电网(82)中；
d)在所述接收器模块(50)中从所述电网(82)接收(108)关于所述运行数据的信息；
e)在所述接收器模块(50)中存储(210)和/或分析处理(212)关于所述运行数据的信息。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，对所述制造机器的运行状态进行监测和/或识别。
28.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于，远程地监测、识别和/或记录所述制造机器的运行状态。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，在以下两个或多个运行状态之间进行区分：
-关闭；
-待机；
-启动；
-预热；
-准备就绪；
-加工；
-关机。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，在识别到运行状态“加工”时执行进一步的精细区分。
31.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述接收器模块(50)和所述中间模块(10)彼此远离地与所述电网(82)连接。
32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述进一步的精细区分包括分配给所述制造机器的预先确定的加工操作和/或所述制造机器的预先确定的加工操作的参数。
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