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Die Erfindung betrifft ein System zur Zustandskontrolle und Datenprotokollierung von austauschbaren, insbesondere gesteckten Überspannungsschutzgeräten, insbesondere bei deren Einsatz in Überspannungsnetzen sowie der Telekommunikations- und Informationstechnik, wobei die jeweiligen Geräte über eine Fehlererkennungseinheit verfügen und mittels eines RFID-Transponders drahtlos ausles- und abfragbar sind, weiterhin die jeweiligen Geräte während der Prüf- und Ausleseprozesse an ihrem Einsatzort, insbesondere Steckplatz verbleiben gemäß Patentanspruch 1.
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Aus der
DE 10 2004 006 987 B3 ist eine Anordnung zur Zustandskontrolle und Protokollierung von Überspannungsschutz-Geräten, insbesondere bei deren Einsatz in Niederspannungsnetzen oder der Informationstechnik vorbekannt. Die dortige Anordnung umfasst mindestens eine mit dem Überspannungsschutz-Gerät in einem Gehäuse baulich vereinte Fehlererkennungseinheit, wobei die Fehlererkennungseinheit über einen im Gehäuse befindlichen RFID-Transponder ausles- und abfragbar ist. Mit dieser Anordnung soll galvanisch und energetisch getrennt ein möglicher Fehlerfall detektiert werden und das Fehlersignal in einer solchen Weise darzustellen sein, dass sowohl eine Anzeige vor Ort als auch eine Anzeige mittels Fernabfrage möglich ist. Bei durchzuführenden Revisionen mit Überprüfung von Anlagenkomponenten können relevante Daten funktionsfähiger und noch intakter Überspannungsschutz-Geräte protokolliert werden, um z. B. bei geänderten Anwendungserfordernissen oder unter vorbeugendem Aspekt diejenigen Überspannungsschutz-Geräte auszutauschen, bei denen z. B. bis zur nächsten fälligen Revision unter Umständen Funktionsstörungen zu erwarten sind. Ein in der
DE 10 2004 006 987 B3 vorgeschlagenes Handlesegerät dient dem Auslesen einzelner Überspannungsschutz-Geräte. Hier wird jeweils nur einer, in einem Überspannungsschutz-Gerät montierter Transponder, der im Lesebereich des Lesegeräts befindlich ist, überprüft. Eine solche Überprüfung soll sowohl im montierten als auch im demontierten Zustand möglich sein. Über eine Abfrageroutine, die mit dem Lesegerät gestartet wird, beginnt die Untersuchung des Transponderzustands. Wird kein Transponder erkannt, erfolgt eine Fehlermeldung bezogen auf das Überspannungsschutzgerät. Wird hingegen ein Transponder erkannt, wird der im Transponder abgelegte Datensatz übertragen, im Lesegerät aufbereitet und protokolliert. Darüber hinaus werden die für die Dokumentation wichtigen Kennwerte, z. B. Prüfdaten, angezeigt und für die weitere Verarbeitung gespeichert.
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Ein fest installiertes Lesegerät kann zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer Über-spannungsschutz-Geräte angesetzt werden. Hier sollen Lesegeräte zum Einsatz kommen, die eine größere Lesereichweite besitzen. Alle in Lesereichweite befindlichen Transponder werden kontinuierlichen abgefragt. Wird erkannt, dass ein Transponder nicht mehr reagiert, wird eine Fehlermeldung generiert. Über diese Fehlermeldung soll das defekte Überspannungsschutz-Gerät identifizierbar sein.
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Die
US 2002/0021226 A1 zeigt darüber hinaus, dass bekannt ist, Schaltzustände von Installationsgeräten nicht drahtgebunden, sondern mit Hilfe der in den jeweiligen Geräten eingebauten Transponder zu überwachen.
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Der Einsatz von Transpondern zum drahtlosen Abfragen insbesondere in Verbindung mit einem Thermostaten ist in der
CH 679 707 A5 erläutert. Der Einsatz von passiven Transpondern zum Überwachen von elektrischen Einrichtungen ist in den
US-PS 5,680,106 ,
US-PS 5,942,991 und der
EP 1 172 638 A1 dargelegt.
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Bei dem gattungsbildenden System nach
US 2007/0247768 A1 ist eine drahtlose Kommunikation zu einem Schutzschalter möglich, welcher beim Auftreten einer elektrischen Anomalie den zu einer Last fließenden Strom unterbricht. Zu diesen Anomalien kann auch der Schutz vor Überspannung gezählt werden. Nach
US 2007/0247768 A1 werden in einem RFID-Modul des Schutzschalters gespeicherte Daten ausgelesen und auf ein Handgerät übertragen sowie dort mittels Anzeige dargestellt. Das Handgerät enthält eine Schnittstelle zum Transfer der Daten zu einem Computer sowie einem Mikroprozessor. Ebenfalls ist von einer Fehlererkennungseinheit auszugehen, um die zu überwachenden elektrischen Anomalien zu ermitteln.
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Die vorstehend erläuterten Methoden und Techniken bekannter Lösungen ermöglichen zwar das Erkennen von Fehlerzuständen einzelner Überspannungsschutzgeräte oder kleinerer Gruppen derartiger Schutzmodule. Wenn jedoch z. B. bei Anlagen der Informationstechnik eine sehr große Anzahl von Leitungen mit Überspannungsschutz-Geräten versehen werden müssen, liegt eine außerordentlich hohe Anzahl von Prüfobjekten vor. Ein mehr oder weniger kontinuierliches oder in definierten Zeitabständen erfolgendes Überwachen setzt voraus, dass jedes Prüfergebnis einem bestimmten Überspannungsschutz-Gerät eindeutig zugeordnet und protokolliert werden muss. Dies ist mit einem erheblichen Aufwand verbunden, so dass in vielen Fällen die an sich gewünschte Überprüfung unterbleibt.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein weiterentwickeltes System zur Zustandskontrolle und Datenprotokollierung von austauschbaren, insbesondere gesteckten Überspannungsschutz-Geräten, insbesondere bei deren Einsatz in Niederspannungsnetzen sowie der Telekommunikations- und Informationstechnik anzugeben, welches universell verwendbar ist und das auf der Methode des berührungslosen Prüfens von Überspannungsschutz-Modulen mit integrierter RFID-Technologie zurückgeht. Dabei soll bei dem zu schaffenen System die Überprüfung online möglich sein, wobei gleichzeitig zu gewährleisten ist, dass die Prüfergebnisse für jedes einzelne Schutzmodul zuorden- und abrufbar sind. Das System soll ergänzend die Möglichkeit schaffen, dass insbesondere sehr große Anlagen mit einer Vielfalt von Überspannungsschutz-Geräten bzw. Überspannungsschutz-Modulen online überprüfbar sind. Mit Hilfe einer geeigneten Visualisierung und Auswertesoftware soll ohne großen Aufwand gezielt ein Austausch defekter Überspannungsschutz-Geräte erfolgen können.
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Ein ergänzendes Ziel der Erfindung besteht darin, einem vor Ort anwesenden Monteur die Möglichkeit zu geben, festzustellen, welches der Überspannungsschutz-Geräte, z. B. angeordnet in einem Schaltschrank defekt ist und ausgetauscht werden muss.
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Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein System gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
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Es wird demnach von einem System zur Zustandskontrolle und Datenprotokollierung von austauschbaren, insbesondere gesteckten Überspannungsschutz-Geräten, insbesondere bei deren Einsatz in Niederspannungsnetzen sowie der Telekommunikations- und Informationstechnik ausgegangen, wobei die jeweiligen Geräte über eine Fehlererkennungseinheit verfügen und mittels eines RFID-Transponders drahtlos ausles- und abfragbar sind. Weiterhin können die jeweiligen Geräte während der Prüf- und Ausleseprozesse an ihrem Einsatzort, insbesondere ihrem zugewiesenen Steckplatz verbleiben.
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Zunächst ist ein Handlesegerät mit Anzeige- und Bedieneinheit vorgesehen, wobei das Handlesegerät einen Lesekopf umfasst, welcher definiert lagebezogen mechanisch an das jeweilige auszulesende Überspannungsschutz-Gerät koppelbar ist. Der Lesekopf kann hierfür zwei greifarmähnliche Aufsätze besitzen, die das als Steckteil ausgebildete Überspannungsschutz-Gerät umgreifen. Die eindeutige Zuordnung des Lesekopfes zum jeweils zu untersuchenden Überspannungsschutz-Gerät über die rein mechanische, definierte lagebezogene Kopplung verhindert ein unerwünschtes Auslesen eines lagenahen, anderen Überspannungsschutz-Gerätes.
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Das Handlesegerät verfügt über eine Schnittstelle zum Datentransfer hin zu einer Datenverarbeitungsanlage, insbesondere einem Personal-Computer.
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Im Handlesegerät wird bereits eine Ablage der Daten der geprüften Überspannungsschutzgeräte in einer Datenbank vorgenommen, wobei hierfür im jeweiligen Überspannungsschutz-Gerät gespeicherte Daten benutzt werden.
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Diese Daten umfassen mindestens eine Artikelnummer und das Datum der letzten Prüfung. Die Datei können darüber hinaus aber auch anlagenspezifische oder anwendungsspezifische Informationen umfassen.
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Aus der voranstehenden Schilderung ist ersichtlich, dass das Handlesegerät nicht allein dazu dient, Zustandsdaten der jeweiligen Überspannungsschutz-Geräte auszulesen und graphisch, z. B. auf einer alphanumerischen Anzeige darzustellen. Das Handlesegerät verfügt vielmehr über eine programmtechnisch gesteuerte Intelligenz, mit deren Hilfe eine Ablage der Mess- und Prüfergebnisse in die vorgesehene Datenbank erfolgt. Bei der Abspeicherung der Mess- und Prüfergebnisse wird das Datum bzw. die Zeit genau registriert, um bei einer späteren Übertragung der Inhalte der Datenbank auf bzw. in eine zentrale Datenverarbeitungseinheit eine ordnungsgemäße, manipulationssichere Datenweiterverarbeitung realisieren zu können. Da die Datenspeicherung unter Angabe des jeweiligen Mess- und Prüfzeitpunktes erfolgt und hierbei durch den Benutzer geänderte Datumseingaben nicht möglich sind, ergibt sich eine hohe Sicherheit bei aus den Daten erstellten Prüfberichten.
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Das System umfasst ein erfindungsgemäßes stationäres Überwachungsgerät.
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Bei einer räumlichen Reihenanordnung einer Vielzahl von Überspannungsschutz-Geräten, z. B. durch Montage auf einer durchgehenden Hutschiene ist ein solches stationäres Überwachungsgerät in die Reihenanordnung integriert, wobei das stationäre Überwachungsgerät drahtlos die jeweils benachbarten Überspannungsschutz-Geräte hinsichtlich ihres Zustandes überwacht und mittels Fernmeldekontakt über ein Bussystem Fehlerzustände meldet.
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Darüber hinaus ist am stationären Überwachungsgerät jeweils eine Anzeige zur Identifikation des jeweils defekten, in der Nachbarschaft befindlichen Überspannungsschutz-Gerätes vorgesehen. Dabei kann die Identifikation beispielsweise über einen Blinkcode einer im Überwachungsgerät enthaltenen lichtemittierenden Diode vorgenommen werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind jedem Überwachungsgerät räumlich bis zu 10 Überspannungsschutz-Geräte zugeordnet, wobei bei einer Reihenanordnung von mehr als 5 Überspannungsschutz-Geräten das Überwachungsgerät im Wesentlichen in der Mitte der Gesamtreihenanordnung befindlich ist.
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Jedes der Überspannungsschutz-Geräte der zu überwachenden Reihenanordnung identifiziert sich bezogen auf das Überwachungsgerät durch einen Adressierungscode, der darüber hinaus auf jedem Überspannungsschutz-Gerät z. B. als Buchstabenfolge oder Zahlenfolge angegeben ist.
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An dem vorerwähnten Bussystem können mehrere Überwachungsgeräte mit Gruppen von Überspannungsschutz-Geräten angeschlossen und online überprüft werden. Die maximale Anzahl der anzuschließenden Gruppen von Überwachungsgeräten hängt hierbei lediglich von der Leistungsfähigkeit des Bussystems ab.
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Jedes der stationären Überwachungsgeräte weist auf seiner zugänglichen Frontseite noch einen Rücksetz- oder Alarmquittierungsauslösetaster bzw. eine diesbezüglich ähnlich arbeitende Einrichtung auf.
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Weiterhin sind alle Prüf- und Überwachungsdaten in eine Computereinrichtung übertragbar bzw. werden in eine solche Computereinrichtung geladen, wobei die Computereinrichtung eine hierarchische Bedienoberfläche aufweist, mit deren Hilfe eine graphische Zustandsanzeige aller überprüften Überspannungsschutz-Geräte einer Anlage in einer Übersichts- oder Detaildarstellung erfolgt.
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Weiterhin werden alle Zustandsänderungen in einer Logdatei abgespeichert und es ist gezielt durch Anwendung programmtechnischer Mittel ein Test von Überspannungsschutz-Geräten möglich.
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Die Synchronisation der Datenbank des Handlesegerätes mit der zentralen Datenbank erfolgt über das aktuelle Prüfdatum, um Manipulationen an oder in der zentralen Datenbank oder bei der Erstellung von Prüfberichten zu vermeiden.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Das Handlesegerät kann in einer Basisanwendung als Stand-Alone-Gerät zur lokalen Funktionsüberprüfung einzelner Überspannungsschutzgeräte bzw. Überspannungsschutz-Module eingesetzt werden.
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Dabei besteht die Möglichkeit, mit dem Handlesegerät Schutzmodule vor Ort auszulesen und zu prüfen.
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Die Prüfergebnisse werden im Handlesegerät in Form einer Datenbank, die auf einen Personal Computer übertragbar ist, gespeichert.
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Das Handlesegerät umfasst den Lesekopf mit Greifklammern zum Befestigen desselben auf einem Überspannungsschutz-Modul auf, wobei zwischen dem Lesekopf und dem Handlesegerät eine Kabelverbindung besteht.
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Das Handlesegerät umfasst darüber hinaus eine Bedientastatur sowie eine alphanumerische Anzeige.
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Durch einen eingebauten Akkumulator ist das Handlesegerät netzfrei zu benutzen, die Datenübertragung aus dem Handlesegerät zum Personal-Computer erfolgt beispielsweise über eine USB-Schnittstelle mit einem entsprechenden USB-Kabel.
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Wird die notwendige Datenabbildungssoftware auf den Personal-Computer geladen, können die vom Handlesegerät bereitgestellten Daten eingelesen und für verschiedene Komfortfunktionen genutzt werden.
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Diese Komfortfunktionen umfassen z. B. das Erstellen von Datenbanken, die die Anordnung der jeweiligen Überspannungsschutz-Geräte beschreiben, wobei eine programmgeführte Prüfung einer derartigen kompletten Anlage erfolgen kann.
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Auch werden die vom Handlesegerät übernommen Daten auf den Personal-Computer in einen speziellen Speicherbereich abgelegt und durch Maßnahmen, wie im Weiteren beschrieben, vor Manipulationen geschützt.
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Über die USB-Verbindung zwischen Personal-Computer und Handlesegerät kann ein Download aktueller Datenbanken vorgenommen werden; ebenso ist ein Upload von Datenbanken und aktuellen Prüfergebnissen vom Handlesegerät zum Personal-Computer mit einem automatischen Synchronisieren bereits vorhandener Datenbanken möglich.
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Mit Hilfe des Personal-Computers besteht ergänzend die Möglichkeit des Exports oder Imports von kompletten Datenbanken sowie des Ausdrucks von Prüfberichten die z. B. den Einbauort, die Artikelnummer, den Zustand, die Überspannungsschutz-Geräte, das Prüfungsdatum, den Namen des Prüfers und anwenderspezifische Kommentare umfassen.
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Im Prüfbericht werden Informationen zum Status sowie zur Uhrzeit und Datum der letzten Prüfung unter dem Hinweis ”zuletzt erfolgreich geprüft” nur dann ausgegeben, wenn die entsprechenden Datensätze zuvor mit dem Handlesegerät synchronisiert wurden. Dies stellt sich als wirksame Schutzmaßnahme gegen Manipulation von Prüfergebnissen dar.
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Es müssen also zum Erstellen eines Prüfberichtes zuvor die Prüfergebnisse zwangsweise synchronisiert vom Handlesegerät übernommen werden. Allein anhand von Datenbanken, die am PC eingelesen werden, z. B. durch einen Import von Excel-Dateien kann kein gültiger Prüfbericht erstellt werden.
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Das erfindungsgemäße stationäre Überwachungsgerät ist ebenso wie die Überspannungsschutz-Geräte in einem Reihenklemmgehäuse ausgeführt und ermöglicht eine permanente Onlineüberwachung von mehreren Überspannungsschutz-Modulen.
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So können z. B. einem Überwachungsgerät bis zu 10 Überspannungsschutz-Module zugeordnet werden.
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Der ordnungsgemäße Zustand dieser ausgewählten Gruppe von Schutzmodulen wird drahtlos durch das jeweilige Überwachungsgerät überprüft. Das Ergebnis wird über eine integrierte lichtemittierende Diode lokal angezeigt und über einen im Gerät vorhandenen Umschaltkontakt ferngemeldet.
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Sowohl die LED-Anzeige als auch der Fernmeldekontakt bilden eine Summenaussage über den Zustand aller dem Gerät zugeordneten Schutzmodule.
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Über einen an der Frontseite angebrachten Taster kann jedes einzelne defekte Überspannungsschutz-Modul der Gruppe identifiziert werden und es besteht die Möglichkeit, den Fernmeldekontakt zurückzusetzen, was einer Alarmquittierung entspricht.
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Über eine in jedem Überwachungsgerät integrierte Busschnittstelle können bis zu 15 Überwachungsgeräte zu einem komplexen Überwachungssystem zusammengefasst werden. An einem solchen Bus kann zusätzlich zu den Überwachungsgeräten auch ein Personal-Computer oder ein Laptop angeschlossen werden.
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Für die Überwachung und Verwaltung der gewonnenen Daten bzw. des Personal-Computers stehen hierarchisch abgestufte Programme zur Verfügung. So kann mit einem Basisprogramm eine graphische Zustandsanzeige der Überwachungsgeräte mit zugeordneten Schutzmodulen vorgenommen werden. Das Programm ermöglicht auch die Eingabe einer Anlagenbeschreibung sowie der Erläuterung der Schutzmodule einschließlich Abspeichern und Laden derartiger Beschreibungen.
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Alle Zustandswechsel der Überspannungsschutz-Module werden protokolliert und in eine geschützte Datei eingetragen. Der aktuelle Systemzustand kann als Prüfbericht ausgedruckt und abgelegt werden.
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Mit Hilfe des Programms besteht ergänzend die Möglichkeit alle dem jeweiligen Überwachungsgerät zugeordneten Schutzmodule zu testen und zu programmieren. Auch kann die Versionsnummer des oder der eingesetzten Überwachungsgeräte abgefragt werden.
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Mit einem weiteren Programm, welches die Übersichtlichkeit aufgrund der an sich vorliegenden hohen Anzahl von Detailinformationen verbessert, können mehrere Basisprogramme gestartet und verwaltet werden.
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Bei einer Ausführungsform besteht die Möglichkeit bis zu 3000 Überspannungsschutz-Geräte zu überwachen und zu verwalten. Dieses als ”Status-Center” ausgebildete Programm ermöglicht eine graphische Summenanzeige pro Überwachungssystem, eine optische und akustische Signalisierung bei Zustandsänderungen, ein Aufblenden des zugeordneten Basisprogramms zur Detailansicht im Fehlerfall und zur Bearbeitung von Zustandsänderungen, die Quittierung von anstehenden Alarmen sowie das Abschalten eines akustischen Alarms.
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Es stellt sich damit die programmtechnische Umsetzung als hierarchisch gegliedertes System zur Überwachung von Überspannungsschutzmodulen dar, das in der Lage ist alle Ebenen und Betriebsmodi der Automatisierungstechnik abzudecken.
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Bereits im Überspannungsschutz-Modul werden der aktuelle Zustand, das Datum der letzten Prüfung sowie die Artikelnummer des Überspannungsschutz-Moduls hinterlegt. Somit ist stets eine eindeutige Zuordnung vom lokalen Einbauort, z. B. Klemmenbezeichnung oder Steckplatz, Zustand des Schutzmoduls und Prüfdatum gegeben.
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Die jeweiligen Überspannungsschutz-Module oder Überspannungsschutz-Geräte können ohne Ausbau lokal in der Anlage während des Betriebs überprüft und deren Zustand angezeigt werden. Dies kann sowohl vor Ort mit dem Handlesegerät als auch unter Nutzung des stationären Überwachungsgeräts realisiert werden.
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Neben der manuellen, turnusmäßigen Vorortüberprüfung mit dem Handlesegerät erfolgt durch das stationäre Überwachungsgerät eine permanente Online-Fernüber-wachung. Hier kann die zeitaufwändige, manuelle Überprüfung vor Ort entfallen oder bis auf wenige Einzelfälle beschränkt werden.
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Systemzustandsänderungen werden durch die permanente Überwachung unmittelbar erkannt. Hieraus ist sichergestellt, dass keine sicherheitsrelevanten Fehlerzustände über einen längeren Zeitraum unerkannt bleiben.
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Defekte Überspannungsschutz-Module können ohne weitere Hilfsmittel vor Ort durch neue Module ersetzt werden. Hierfür ist die Verwendung des Handlesegerätes oder die Nutzung der Anzeige der stationären Überwachungsgeräte in der entsprechenden Anlage ausreichend.
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Das Überwachungssystem gibt die Möglichkeit neben einer lokalen Überprüfung und Anzeige auch noch eine Summenanzeige bzw. Einzelzustände fernzumelden.
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Im einfachsten Fall wird nur die Sammelmeldung über den Zustand der gesamten Überwachung mittels Fernmeldekontakt bereitgestellt. Dieser Fernmeldekontakt kann dann im Sinne einer Alarmquittierung zurückgesetzt werden.
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Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Zustandsinformation jedes einzelnen Überspannungsschutz-Moduls des kompletten Überwachungssystems über den integrierten seriellen Bus kostengünstig an einen Überwachungs-PC fern zu übertragen.
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Für einen solchen Überwachungs-PC ist eine Bedienoberfläche für die Systemüberwachung geschaffen mit der unterschiedliche Funktionalitäten realisiert werden. Diese Funktionalitäten umfassen zum Einen eine graphische Zustandsanzeige als Übersichts- und Detailansicht, die Funktionalität des Abspeicherns aller Zustandsänderungen in einer Datei sowie den Test und die Programmierung der Schutzmodule.
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Das Überwachungssystem schafft auch die Möglichkeit, die Systembeschreibung, den aktuellen Anlagenzustand und die letzten Prüfergebnisse zurückzudokumentieren und in ein Personal-Computer-Datenverarbeitungssystem zu übernehmen.
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Hierfür werden aussagekräftige Datenbanken mit Hilfe der zugehörigen Software erstellt. Inhalt der Datenbanken ist z. B. die Beschreibung der Anlagenkonfiguration, Angaben zu den eingesetzten Gerätetypen und Artikelnummern, Prüfergebnisse, letztes Prüfdatum, letztes erfolgreiches Prüfdatum sowie die Aufnahme anwenderspezifischer Kommentare.
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Die Datenbanken des Fernlesegerätes und des Personal-Computers sind transferierbar und werden über das Datum synchronisiert.
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Prüfergebnisse von manuellen Prüfungen im Handlesegerät werden in einer dort vorgesehenen Datenbank abgespeichert.
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Prüfberichte können mit Hilfe der Systemsoftware auf einen Personal-Computer automatisch erstellt werden.
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Die Datenbank mit den Prüfergebnissen ist in eine Datei transferierbar, die von nahezu allen bekannten Datenbank- und Tabellenkalkulationsprogrammen zur weiteren Verarbeitung importiert werden bzw. exportiert werden können.
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Das Überwachungssystem ist erfindungsgemäß skalierbar mit der Möglichkeit einer bedarfsorientierten Erweiterung bezüglich der Hardware und der zugehörigen Software, d. h. der Bedienoberfläche des Überwachungssystems.