DE102019004843A1

DE102019004843A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems und Antriebssystem

Info

Publication number: DE102019004843A1
Application number: DE102019004843.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Müller
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2020-01-30

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems, aufweisend eine Steuerelektronik und einen Elektromotor,wobei die Steuerelektronik über eine digitale Schnittstelle mit dem den Sensor umfassenden Elektromotor zum Datenaustausch verbunden ist,wobei zeitlich wiederkehrend jeweils- von der Steuerelektronik zum Sensor über die digitale Schnittstelle eine Nachricht gesendet wird, welche einen Zählwert aufweist und die Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt des Sendens der Nachricht und dem Zeitpunkt des zuletzt zuvor ausgeführten Sendens einer Nachricht bestimmt wird,- wonach bei Betrieb des Sensors, insbesondere beim Abarbeiten eines Programms vom Sensor, der Zählwert verändert wird, insbesondere an Stellen des Programms inkrementiert wird und- wonach vom Sensor über die digitale Schnittelle an die Steuerelektronik eine Antwortnachricht gesendet wird,wobei, insbesondere in der Steuerelektronik, eine fließende Summe der jeweiligen Zeitdifferenzen gebildet wird, insbesondere und überwacht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems und ein Antriebssystem.
Es ist allgemein bekannt, einen Elektromotor aus einem Umrichter zu speisen, so dass ein drehzahlgeregelter Antrieb zur Verfügung gestellt wird.
Aus der EP 2 098 930 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Überwachungssystem für einen Antrieb bekannt.
Aus der DE 101 22 759 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebs bekannt.
Aus der DE 10 2011 014 753 A1 ist ein Antriebssystem bekannt.
Aus der DE 10 2007 052 445 A1 ist ein System mit einem Elektromotor und Anschlusskasten bekannt.
Aus der US 2008 / 0 024 940 A1 ist ein Überlastschutz für Synchronmotoren bekannt.
Aus der DE 10 2013 011 300 A1 ist eine Antriebskomponente bekannt.
Aus der DE 10 2008 026 465 B4 ist ein Verfahren zum sicheren Betreiben einer Anlage bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem sicher zu betreiben.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 und bei dem Antriebssystem nach den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems sind, dass das Antriebssystem eine Steuerelektronik und einen Elektromotor aufweist,
insbesondere wobei der Elektromotor einen Anschlusskasten, eine Bremse und einen Sensor zur Erfassung der Winkellage einer Rotorwelle des Elektromotors aufweist,
insbesondere wobei der Sensor derart ausgeführt ist, dass der Sensor

- Winkelwerte der Rotorwelle erfasst,
- daraus eine Drehzahl bestimmt und
- diese Drehzahl mit Schwellwerten vergleicht
- und abhängig vom Ergebnis des Vergleichens ein Ausgangssignal erzeugt, insbesondere zum Versetzen des Antriebssystems in einen sicheren Zustand,

- von der Steuerelektronik zum Sensor über die digitale Schnittstelle eine Nachricht gesendet wird, welche einen Zählwert aufweist und die Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt des Sendens der Nachricht und dem Zeitpunkt des zuletzt zuvor ausgeführten Sendens einer Nachricht bestimmt wird,
- wonach bei Betrieb des Sensors, insbesondere beim Abarbeiten eines Programms vom Sensor, der Zählwert verändert wird, insbesondere an Stellen des Programms inkrementiert wird und
- wonach vom Sensor über die digitale Schnittelle an die Steuerelektronik eine Antwortnachricht gesendet wird, welche den veränderten Zählwert aufweist,

Von Vorteil ist dabei, dass ein sicheres Betreiben des Antriebssystems erreichbar ist, weil nun überprüfbar ist, ob Programmteile in der richtigen Reihenfolge abgearbeitet wurden und das Programm in der vorgesehenen Zeitspanne durchlaufen wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird jeweils vom Sensor die Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Empfangens der Nachricht und dem Zeitpunkt des zuletzt zuvor ausgeführten Empfangens einer Nachricht bestimmt,
wobei, insbesondere im Sensor, eine fließende Summe der jeweiligen Differenzen gebildet wird, insbesondere und überwacht wird,
wobei die beiden fließenden Summen verglichen werden und abhängig vom Ergebnis des Vergleiches das Antriebssystem von der Steuerelektronik, insbesondere von der Diagnoselogik, und/oder vom Sensor in einen sicheren Zustand gebracht, insbesondere also die Bremse aktiviert wird, oder nicht. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei unregelmäßigen Zykluslängen der digitalen Schnittstelle oder der Abarbeitung des Programms eine Überprüfung der Betriebsweise auf Unstimmigkeiten einfach ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die fließende Summe jeweils über eine Anzahl von Differenzen beziehungsweise Zeitdifferenzen gebildet,
insbesondere wobei die Anzahl größer als fünf ist. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei schwankenden Zykluszeiten eine sichere Überprüfung ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Antriebssystem eine Steuerelektronik und einen Elektromotor auf, wobei der Elektromotor einen Anschlusskasten, eine Bremse und einen Sensor zur Erfassung der Winkellage einer Rotorwelle des Elektromotors aufweist,
wobei der Sensor derart ausgeführt ist, dass der Sensor

Von Vorteil ist dabei, dass im Sensor eine sehr schnelle Drehzahlbestimmung ausführbar ist, da nicht erst Winkelwerte im Zyklustakt der digitalen Schnittstelle übertragen werden müssen und dann die Drehzahlwerte bestimmt werden müssen. Die Reaktionszeit ist somit sehr kurz und daher die Sicherheit beim Betreiben des Antriebssystems erhöht.
Außerdem ist eine Überwachung der bestimmten Drehzahlwerte direkt im Sensor, also im Gehäuse des Sensors, ermöglicht. Hierzu muss aber der Sensor parametrierbar ausgeführt werden. Denn die Schwellwerte müssen als Parameter aktualisiert überschreibbar sein. Diese Vorgabe der Parameter erfolgt von der Steuerelektronik her, da diese auch den zeitlichen Sollwerteverlauf der Drehzahl der Rotorwelle des Elektromotors vorgibt und durch entsprechende Erzeugung von Ansteuersignalen für die den Elektromotor speisende Leistungselektronik die Drehzahl des Motors auf diesen Sollwerteverlauf hin regelt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine über die digitale Schnittstelle mit der Steuerelektronik verbundene Ansteuerung im Anschlusskasten des Elektromotors angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass ein direktes Aktivieren der Bremse vom Anschlusskasten aus ermöglicht ist, wo auch die Anschlüsse des Sensors hingeführt sind. Somit ist ein vom Sensor aus direkt bewirktes Abschalten ermöglicht und die Sicherheit beim Betreiben erhöht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sperrt die Ansteuerung abhängig von dem Ausgangssignal des Sensors die Versorgungsspannung einer Spulenwicklung der Bremse, insbesondere oder gibt deren Zuführung frei. Von Vorteil ist dabei, dass ein Sperren der Versorgungsspannung automatisch zum Einfallen, also Aktivieren der Bremse führt, weil bei Ausfall der Bestromung eine von einem Federelement erzeugte Federkraft die ansonsten von der Spulenwicklung erzeugte magnetische Anziehungskraft überwindet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sperrt die Ansteuerung abhängig von einem Ansteuersignal die Versorgungsspannung der Spulenwicklung der Bremse, insbesondere oder gibt die Zuführung der Versorgungsspannung frei,
wobei das Ansteuersignal von der Steuerelektronik, insbesondere von einer Ansteuerlogik der Steuerelektronik, über die digitale Schnittstelle zur Ansteuerung geführt ist,
wobei die vom Sensor erfassten Winkelwerte und/oder vom Sensor bestimmte Drehzahlwerte dem Sensor der Steuerelektronik, insbesondere einer Diagnoselogik der Steuerelektronik, ebenfalls über die digitale Schnittstelle zugeführt werden. Von Vorteil ist dabei, dass nur ein einziger Kommunikationskanal realisiert werden muss und die Sicherheit erhöht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Diagnoselogik, welche in der Steuerelektronik angeordnet, die vom Sensor gelieferten Werte überwacht und abhängig vom Ergebnis der Überwachung eine sicherheitsgerichtete Ansteuerung mittels eines Steuersignals ansteuert, insbesondere sicherheitsgerichtet ansteuert,
wobei die Ansteuerung die Weiterleitung der Versorgungsspannung an die Ansteuerung abhängig von dem Steuersignal der Diagnoselogik sperrt, insbesondere oder freigibt. Von Vorteil ist dabei, dass zusätzlich zur im Sensor stattfindenden Überwachung, insbesondere auf Überschreiten und/oder Unterschreiten eines jeweiligen Schwellwerts, in der Diagnoselogik eine weitergehende, insbesondere mehr rechenintensive, Überwachung ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die digitale Schnittelle ein erstes und ein zweites Schnittstellenteil sowie eine Datenbusleitung zur Verbindung der beiden Schnittstellenteile auf,
wobei das erste Schnittstellenteil an der Steuerelektronik angeordnet ist,
wobei das zweite Schnittstellenteil im Anschlusskasten angeordnet ist,
insbesondere wobei das erste Schnittstellenteil ein eigenes Gehäuse aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass die digitale Schnittstelle nicht nur ein Übertragen von Ansteuerinformation der Bremse, sondern auch die vom Sensor erfassten Winkelwerte übertragbar macht. Es sind also nicht separate Leitungen von der Steuerelektronik zum Anschlusskasten des Elektromotors notwendig.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bremse elektromagnetisch betätigbar und der Elektromagnet der Bremse weist die Spulenwicklung auf. Von Vorteil ist dabei, dass bei Stromausfall die Bremse selbsttätig, insbesondere infolge der von einem Federelement erzeugten Federkraft, aktiviert wird. Somit ist eine erhöhte Sicherheit erreichbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bremse bei Nicht-Bestromung der Spulenwicklung aktiviert,
insbesondere und bei Bestromung gelüftet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit erhöht ist. Nur bei Bestromung ist die Bremse gelüftet und somit der Elektromotor zur Drehbewegung frei gegeben.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung steuert die Steuerelektronik eine Leistungselektronik zur Speisung des Elektromotors an,
insbesondere wobei eine Starkstromleitung von der Leistungselektronik zum Elektromotor geführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Elektromotor drehzahlgeregelt betreibbar ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun ausgehend von der 1 näher erläutert:

In der 1 ist ein Antriebssystem schematisch dargestellt.

Wie in den Figuren dargestellt, wird ein Elektromotor 1 von einer Leistungselektronik 9, insbesondere aufweisend einen Wechselrichter, gespeist und treibt eine Last 15 an.
Die Leistungselektronik 9 weist pulsweitenmoduliert ansteuerbare Leistungshalbleiter auf, deren Ansteuersignale von einer Steuerelektronik 4 erzeugt werden, die auch eine Ansteuerlogik 5 aufweist. Diese Ansteuerlogik 5 erzeugt ein Ausgangssignal zum Aktivieren oder Lüften einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse 2, deren bei Aktivieren erzeugtes Bremsmoment in die Rotorwelle des Elektromotors 1 eingeleitet wird.
Das Ausgangssignal wird über eine digitale Schnittstelle, aufweisend Datenbusleitungen 17 und Schnittstellenteile 6 und 7, von der Steuerungselektronik 4 zum Getriebemotor übertragen, Dabei ist das erste Schnittstellenteil 6 an der Steuerungselektronik 4 angeordnet und das andere Schnittstellenteil 7 im Getriebemotor, insbesondere im Anschlusskasten des Elektromotors 1.
Dort ist auch eine Ansteuerung 8 für die Bremse 2 angeordnet, welche abhängig von der vom Schnittstellenteil 7 erhaltenen Information eine über die Versorgungsleitung 16 zugeführte Spannung an die Bremse 2, insbesondere deren Spulenwicklung, weiterleitet oder nicht.
Liegt an der Spulenwicklung die Spannung an, ist sie gelüftet. Andernfalls fällt die Bremse 2 ein.
Hierzu weist die Bremse 2 eine Ankerscheibe auf, die bei bestromter Spulenwicklung zur Spulenwicklung hin gezogen wird entgegen einer von einem Federteil erzeugter Federkraft. Bei Nichtbestromung der Spulenwicklung wird die Ankerscheibe von der Spulenwicklung mittels der vom Federteil erzeugten Federkraft weggedrückt. Bei Nicht-Bestromung der Spulenwicklung wird die mit der Spulenwicklung drehfest verbundene aber axial, also parallel zur Drehachse der Rotorwelle, verschiebbar angeordnete Ankerscheibe auf einen Bremsbelagträger geschoben, dessen auf einer ersten Seite angeordneter Bremsbelag auf eine Bremsfläche gedrückt wird und dessen auf einer anderen Seite angeordneter Bremsbelag an die Ankerscheibe angedrückt wird. Der Bremsbelagträger ist mit seiner Innenverzahnung auf eine Verzahnung axial aufgesteckt, so dass er drehfest mit der Verzahnung verbunden ist aber axial verschiebbar auf der Verzahnung angeordnet ist. Die Verzahnung ist drehfest mit der Rotorwelle verbunden.
Eine mit der Steuerungselektronik 4 verbundene sicherheitsgerichtete Ansteuerung 11 gibt eine Versorgungsspannung 13 an die Versorgungsleitung 16 frei abhängig von dem Ausgangssignal einer Diagnoselogik 10 der Steuerelektronik 4.
Die Diagnoseelektronik 10 erhält vom Sensor 3, der zur Erfassung der Winkellage der Rotorwelle eingerichtet ist, die erfassten Winkelwerte 14 und überwacht diese und/oder deren Verlauf.
Somit wird die Bremse also einerseits von der Ansteuerlogik 5 aktivierbar und andererseits von der Diagnoselogik 10. Somit ist eine redundante Abschaltung ermöglicht.
Wenn beispielsweise der Getriebemotor anhalten soll wird von der Ansteuerlogik 5 der Steuerelektronik 4 ein Abschaltsignal erzeugt, das über die Schnittstellenteile 6 und 7 samt Datenbus 17 ein Abschalten mittels der Ansteuerung 8 ermöglicht, welche die Spannungsversorgung der Spulenwicklung der Bremse 2 unterbricht.
Beispielhaft ist die Ansteuerung 8 realisierbar durch einen steuerbaren Schalter.
Wie oben erläutert, führt der andere Abschaltpfad von der Diagnoselogik 10 zur sicherheitsgerichteten Ansteuerung 11 und ist ebenfalls sicherheitsgerichtet ausgeführt.
Beispielhaft ist die sicherheitsgerichtete Ansteuerung 11 ebenfalls realisierbar nach Art eines steuerbaren Schalters.
Somit ist die Bremse über einen einfachen und zusätzlichen sicherheitsgerichteten Pfad abschaltbar.
Wenn also die Ansteuerung 8 die Spulenwicklung bestromen lassen will, ist dies nur möglich, wenn die sicherheitsgerichtete Steuerung 11 die Versorgungsspannung 13 nicht abtrennt.
Vorzugsweise ist die Steuerelektronik 4 als Elektrogerät ausgeführt, insbesondere wobei die Leistungselektronik 9 im selben Gehäuse anordenbar ist. Das Elektrogerät ist in einem Schaltschrank anordenbar, so dass Starkstromleitung 18, Busleitung 17 und Versorgungsspannungsleitung 16 zum Getriebemotor 12 zugeführt werden, der sich außerhalb des Schaltschranks, also im Feld, befindet.
Die Leitungen (16, 17, 18) sind in den Anschlusskasten des Elektromotors 1 des Getriebemotors 12 geführt, wobei im Anschlusskasten die Ansteuerung 8 und das Schnittstellenteil 7 angeordnet sind. Somit ist eine zugehörige Leiterplatte im Anschlusskasten angeordnet.
Die Sensordaten 14 werden nicht nur der Diagnoselogik 10, sondern auch der Steuerelektronik 4 weitergeleitet und dort einem Regler zugeführt, dessen Ausgangssignal die Erzeugung der pulsweitenmodulierten Ansteuersignale wesentlich bestimmt.
Die Diagnoselogik 10 überwacht die aus den Sensordaten entnommenen Drehzahlwerte auf Unterschreiten einer minimalen Drehzahl und auf Überschreiten einer maximalen Drehzahl. Wenn einer der Drehzahlwerte aus diesem Drehzahlbereich austritt, also unzulässig hohe oder unzulässig niedrige Drehzahlwerte auftreten, wird ein Warnhinweis erzeugt.
Der elektrischen Anschlüsse des Sensors 3 und der Bremse 2 sind in den Anschlusskasten des Elektromotors des Getriebemotors 12 geführt.
Bei anderen Antriebssystemen werden im Unterschied zur 1 die Sensordaten 14 nicht separat, sondern zusammen mit anderen Daten des Elektromotors vom Schnittstellenteil 7 über die Datenbusleitung 17 an das Schnittstellenteil 6 mitübertragen.
Im Unterschied dazu ist bei anderen Antriebssystemen der Getriebemotor 12 nur als Elektromotor ausgeführt.
Bei einem erfindungsgemäßen Antriebssystem wird im Sensor 2 eine Diagnoselogik integriert. Dabei wird in der Diagnoselogik aus den erfassten Winkelwerten Drehzahlwerte der Rotorwelle des Elektromotors bestimmt und diese Drehzahlwerte auf Überschreiten eines Maximalwerts und auf Unterschreiten eines Minimalwertes überwacht. Sobald ein Drehzahlwert im unzulässigen Bereich liegt, wird ein sicherer Zustand des Antriebssystems aktiviert. Insbesondere wird dabei vom Sensor 2 ein Ansteuersignal zugeführt, so dass die Ansteuerung 8 die Versorgungsspannung 13 für die Spulenwicklung abtrennt, insbesondere also wird die Bremse auf diese Weise aktiviert.
Über die digitale Schnittstelle werden dem Sensor zeitlich wiederkehrend jeweils Aktualisierungen des Minimalwertes und des Maximalwertes zugesendet. Somit wird der Verlauf der Drehzahl darauf überwacht, dass er abhängig von Betriebszuständen ist. Wenn also die Steuerelektronik 4 einen Sollwerteverlauf für die Drehzahl des Elektromotors vorgibt und entsprechende Ansteuersignale der Leistungselektronik zuführt, werden der Minimalwert und Maximalwert zeitlich wiederkehrend derart aktualisiert, dass der Verlauf des Minimalwerts und des Maximalwerts ein Band, insbesondere einen Wertebereichsverlauf, von Drehzahlwerten begrenzt, in welchem der Sollwerteverlauf enthalten ist.
Beispielsweise nimmt der Sollwert für Drehzahl beim Starten des Antriebssystems zunächst zu, bleibt danach zeitweise konstant und nimmt dann ab, bis der Stillstand erreicht ist und dabei die Bremse aktiviert wird. Entsprechend verläuft auch der Minimalwert, wobei er beim Starten kurzzeitig bei Null verbleibt und erst dann ansteigt, um in einen konstanten Bereich überzugehen und danach wieder abzunehmen, so dass er schon vor dem Sollwerteverlauf Null erreicht und konstant bleibt bis zum nächsten Starten.
Ebenso folgt der Maximalwert dem Sollwerteverlauf, wobei er schon beim Starten einen endlichen, nicht verschwindenden Wert aufweist, von diesem dann zunächst ansteigt, um dann in einen konstanten Bereich überzugehen und danach wieder abzufallen auf einen endlichen, nicht verschwindenden Wert.
Die zeitlich wiederkehrende Aktualisierung des Maximalwertes und Minimalwertes ist nur im Takt, insbesondere begleitend zum Zyklus, der digitalen Schnittstelle ermöglicht.
Vorteil der Bestimmung der Drehzahl und Überwachung der Drehzahl im Sensor 2 ist, dass ein unzulässiger Drehzahlwert sehr schnell erkennbar ist und entsprechend schnell reagiert werden kann, insbesondere durch ein Abschaltsignal oder STO-Signal, um das Antriebssystem möglichst schnell in einen sicheren Zustand zu bringen.
Wenn nämlich die Winkelwerte über die digitale Schnittstelle übertragen werden und dann erst überwacht werden, ist diese Übertragung nur im Takt des Zyklus der digitalen Schnittstelle möglich und somit eine Bestimmung der Drehzahl und eine aus der Überwachung dieser bestimmten Drehzahl erzeugte Reaktion verlangsamt ausführbar.
Erfindungsgemäß werden Maximalwert und Minimalwert über die digitale Schnittstelle von der Steuerelektronik 4 ausgehend zum Sensor 2 hin sicherheitsgerichtet übertragen, also mit einer erhöhten Sicherheit.
Zusätzlich zur Auswertung der Drehzahl, welche aus den erfassten Winkelwerten bestimmt wird, werden aber auch die erfassten Winkelwerte über die digitale Schnittstelle vom Antrieb 12 ausgehend zur Steuerelektronik 4 hinübertragen. Außerdem wird auch das Ergebnis der im Sensor 2 ausgeführten Überwachung über die Schnittstelle übertragen. Dieses Ergebnis, also Ausgangssignal des die Überwachung durchführenden Mittels, wird ebenfalls über die digitale Schnittstelle übertragen und von der Diagnoselogik 10 verwendet.
Da die Drehzahlbestimmung auf dem Sensor ausgeführt wird, ist dort eine schnelle und von einer auf der Steuerelektronik 4 ausgeführten Drehzahlbestimmung. unabhängig ausführbar. Somit ist auch eine Übertragung des bestimmten Drehzahlwertes über die digitale Schnittstelle ermöglicht und ein Vergleich von der Diagnoselogik 10 ausführbar, wobei bei einer unzulässig hohen Abweichung der beiden so bestimmten Drehzahlwerte das Antriebssystem in einen sicheren Zustand gebracht wird, insbesondere also die Bremse aktiviert wird.
Erfindungsgemäß ist in der Steuerelektronik 4 eine Überwachungsfunktion ausgeführt, welche die korrekte Funktion des Sensors 2 überwacht. Hierzu wird von der Steuerelektronik 4 zeitlich wiederkehrend jeweils eine Nachricht an den Sensor 2 über die digitale Schnittstelle übertragen. Dabei speichert die Steuerelektronik den Zeitpunkt des Absendens der Nachricht ab, insbesondere gemäß einer Zeitbasis der Steuerelektronik.
Bei Empfangen der Nachricht mittels des Sensors 2 speichert dieser den Zeitpunkt des Empfangens ab, insbesondere gemäß einer Zeitbasis des Sensors 2.
Die Nachricht enthält einen Zählwert, insbesondere beispielhaft Null. Der Sensor 2 weist ein als Software ausgeführtes Programm auf, welches an bestimmten Positionen einen Befehl zur Inkrementierung des Zählwertes aufweist. Wenn das Programm also in der richtigen Weise insbesondere in einer Recheneinheit, insbesondere Mikrocontroller, des Sensors 2 abgearbeitet wird, wird der Zählwert beim Abarbeiten des Programms um einen oder mehrere vorgesehene Werte erhöht, insbesondere inkrementiert. Beispielweise wird der Zählwert inkrementiert bei der Bestimmung der Drehzahl und bei dem Vergleich des bestimmten Drehzahlwerts mit einem Schwellwert.
Der sich so ergebende Zählwert wird vom Sensor 2 als Antwortnachricht über die Schnittstelle an die Steuerelektronik 4 übertragen. In der Steuerelektronik 4 ist somit überprüfbar, ob das Programm in der richtigen Reihenfolge durchlaufen und abgearbeitet wurde. Bei unzulässiger Abweichung vom erwarteten Ergebnis wird das Antriebssystem von der Steuerelektronik 4, insbesondere von der Diagnoselogik 10, in einen sicheren Zustand gebracht wird, insbesondere also die Bremse aktiviert.
Die Steuerelektronik 4 speichert den Zeitpunkt des Absendens der Nachricht ab, insbesondere gemäß einer Zeitbasis der Steuerelektronik.
Bei Empfangen der Antwortnachricht mittels der Steuerelektronik 4 speichert diese den Zeitpunkt des Empfangens der Antwortnachricht ab, insbesondere gemäß einer Zeitbasis der Steuerelektronik 4.
Danach wir in der Steuerelektronik 4 die Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Sendens der Nachricht und dem Zeitpunkt des Empfangens der Antwortnachricht bestimmt und auf ein Überschreiten eines zulässigen wertes überwacht. Bei Überschreiten wird das Antriebssystem in einen sicheren Zustand gebracht, insbesondere also die Bremse aktiviert.
Ebenso überwacht die Rechnereinheit des Sensors 2 die Zeitdifferenz zwischen Absenden der Antwortnachricht und Empfang der Nachricht auf ein Überschreiten eines zulässigen Wertes. Bei Überschreiten wird das Antriebssystem vom Sensor 2 in einen sicheren Zustand gebracht, insbesondere also die Bremse aktiviert.
Außerdem überwacht der Sensor die Zeitdauer zwischen dem Empfangen von zwei aufeinander folgenden Nachrichten auf ein Überschreiten eines zulässigen Wertes. Bei Überschreiten wird das Antriebssystem vom Sensor 2 in einen sicheren Zustand gebracht, insbesondere also die Bremse aktiviert.
Darüber hinaus überwacht die Steuerelektronik 4 die Zeitdauer zwischen dem Empfangen von zwei aufeinander folgenden Antwortnachrichten auf ein Überschreiten eines zulässigen Wertes. Bei Überschreiten wird das Antriebssystem von der Steuerelektronik 4, insbesondere von der Diagnoselogik 10, in einen sicheren Zustand gebracht, insbesondere also die Bremse aktiviert.
Bei einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung wird von der Steuerelektronik 4 eine fließende Summe über die jeweilige Zeitdauer zwischen dem Senden von zwei aufeinander folgenden Nachrichten gebildet. Die Summe addiert also die letzten N solcher Zeitdauern auf, wobei N eine vorgegebene Anzahl ist.
Ebenso wird von dem Sensor 2 eine fließende Summe, insbesondere also gleitende Summe, über die jeweilige Zeitdauer zwischen dem Empfangen der jeweils beiden aufeinander folgenden Nachrichten gebildet. Die Summe addiert also die letzten N solcher Zeitdauern auf und wird an die Steuerelektronik 4 übertragen.
Abhängig vom Vergleich der beiden fließenden Summen wird das Antriebssystem von der Steuerelektronik 4, insbesondere von der Diagnoselogik 10, in einen sicheren Zustand gebracht, insbesondere also die Bremse aktiviert und/oder das Antriebssystem vom Sensor 2 in einen sicheren Zustand gebracht, insbesondere also die Bremse aktiviert.
Bezugszeichenliste

1: Elektromotor
2: elektromagnetisch betätigbare Bremse
3: Sensor
4: Steuerelektronik
5: Ansteuerlogik
6: Datenschnittstellenteil
7: Datenschnittstellenteil
8: Ansteuerung
9: Leistungselektronik, insbesondere aufweisend einen Wechselrichter
10: Diagnoselogik
11: sicherheitsgerichtete Ansteuerung
12: Antrieb
13: Versorgungsspannung
14: Sensordaten, insbesondere also vom Sensor erfasste Winkellage
15: Getriebemotor
16: Versorgungsleitung
17: weiterer Datenbus
18: Starkstromleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2098930 A1 [0003]
DE 10122759 A1 [0004]
DE 102011014753 A1 [0005]
DE 102007052445 A1 [0006]
DE 102013011300 A1 [0008]
DE 102008026465 B4 [0009]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems, aufweisend eine Steuerelektronik und einen Elektromotor, insbesondere wobei der Elektromotor einen Anschlusskasten, eine Bremse und einen Sensor zur Erfassung der Winkellage einer Rotorwelle des Elektromotors aufweist, insbesondere wobei der Sensor derart ausgeführt ist, dass der Sensor - Winkelwerte der Rotorwelle erfasst, - daraus eine Drehzahl bestimmt und - diese Drehzahl mit Schwellwerten vergleicht - und abhängig vom Ergebnis des Vergleichens ein Ausgangssignal erzeugt, insbesondere zum Versetzen des Antriebssystems in einen sicheren Zustand, wobei die Steuerelektronik über eine digitale Schnittstelle mit dem den Sensor umfassenden Elektromotor zum Datenaustausch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich wiederkehrend jeweils - von der Steuerelektronik zum Sensor über die digitale Schnittstelle eine Nachricht gesendet wird, welche einen Zählwert aufweist und die Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt des Sendens der Nachricht und dem Zeitpunkt des zuletzt zuvor ausgeführten Sendens einer Nachricht bestimmt wird, - wonach bei Betrieb des Sensors, insbesondere beim Abarbeiten eines Programms vom Sensor, der Zählwert verändert wird, insbesondere an Stellen des Programms inkrementiert wird und - wonach vom Sensor über die digitale Schnittelle an die Steuerelektronik eine Antwortnachricht gesendet wird, welche den veränderten Zählwert aufweist, wobei, insbesondere in der Steuerelektronik, eine fließende Summe der jeweiligen Zeitdifferenzen gebildet wird, insbesondere und überwacht wird, wobei der veränderte Zählwert in der Steuerelektronik geprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils vom Sensor die Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Empfangens der Nachricht und dem Zeitpunkt des zuletzt zuvor ausgeführten Empfangens einer Nachricht bestimmt wird, wobei, insbesondere im Sensor, eine fließende Summe der jeweiligen Differenzen gebildet wird, insbesondere und überwacht wird, wobei die beiden fließenden Summen verglichen werden und abhängig vom Ergebnis des Vergleiches das Antriebssystem von der Steuerelektronik, insbesondere von der Diagnoselogik, und/oder vom Sensor in einen sicheren Zustand gebracht, insbesondere also die Bremse aktiviert wird, oder nicht.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fließende Summe jeweils über eine Anzahl von Differenzen beziehungsweise Zeitdifferenzen gebildet wird, insbesondere wobei die Anzahl größer als fünf ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik zur Aktualisierung der Schwellwerte die Schwellwerte zeitlich wiederkehrend über die digitale Schnittstelle zum den Sensor umfassenden Elektromotor überträgt, insbesondere so, dass der Verlauf der Schwellwerte einem von der Steuerelektronik vorgegebenen Drehzahlsollwerteverlauf, insbesondere Drehzahlsollwerteverlauf für den Elektromotor, angepasst wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine über die digitale Schnittstelle mit der Steuerelektronik verbundene Ansteuerung (8) im Anschlusskasten des Elektromotors angeordnet ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung (8) abhängig von dem Ausgangssignal des Sensors die Versorgungsspannung (13) einer Spulenwicklung der Bremse sperrt, insbesondere oder deren Zuführung freigibt.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung (8) abhängig von einem Ansteuersignal die Versorgungsspannung (13) der Spulenwicklung der Bremse sperrt, insbesondere oder die Zuführung der Versorgungsspannung (13) freigibt, wobei das Ansteuersignal von der Steuerelektronik, insbesondere von einer Ansteuerlogik (5) der Steuerelektronik, über die digitale Schnittstelle zur Ansteuerung (8) geführt wird, wobei die vom Sensor erfassten Winkelwerte und/oder vom Sensor bestimmte Drehzahlwerte dem Sensor (2) der Steuerelektronik, insbesondere einer Diagnoselogik (10) der Steuerelektronik, ebenfalls über die digitale Schnittstelle zugeführt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoselogik (10), welche in der Steuerelektronik angeordnet ist, die vom Sensor gelieferten Werte überwacht und abhängig vom Ergebnis der Überwachung eine sicherheitsgerichtete Ansteuerung (11) mittels eines Steuersignals ansteuert, insbesondere sicherheitsgerichtet ansteuert, wobei die Ansteuerung (11) die Weiterleitung der Versorgungsspannung (13) an die Ansteuerung (8) abhängig von dem Steuersignal der Diagnoselogik (10) sperrt, insbesondere oder freigibt.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die digitale Schnittelle ein erstes und ein zweites Schnittstellenteil sowie eine Datenbusleitung zur Verbindung der beiden Schnittstellenteile aufweist, wobei das erste Schnittstellenteil an der Steuerelektronik angeordnet ist, wobei das zweite Schnittstellenteil im Anschlusskasten angeordnet ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schnittstellenteil ein eigenes Gehäuse aufweist, das mit dem Gehäuse der Steuerelektronik verbunden ist oder gemeinsam in einem Schaltschrank angeordnet ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse elektromagnetisch betätigbar ist und der Elektromagnet der Bremse die Spulenwicklung aufweist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse bei Nicht-Bestromung der Spulenwicklung aktiviert wird, insbesondere und bei Bestromung gelüftet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik eine Leistungselektronik ansteuert zur Speisung des Elektromotors.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Starkstromleitung von der Leistungselektronik zum Elektromotor geführt ist.
Antriebssystem zur Durchführung eines Verfahrens nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik eine Diagnoselogik aufweist.