DE10313869A1

DE10313869A1 - Verfahren zum Projektieren einer Niederspannungs-Energieanlage

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Publication number: DE10313869A1
Application number: DE10313869A
Authority: DE
Inventors: Andre Turnaus; Dieter Walter; Stefan Werner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-03-21
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2004-10-07

Abstract

Zum Projektieren einer Niederspannungs-Energieanlage arbeitet ein Rechner ein Projektierprogramm (37) ab. Dabei wird dem Rechner die Anlagenstruktur und -spezifizierung vorgegeben. Zum Überprüfen der Anlage auf Erfüllen technischer Auslegungsregeln werden diese vom Rechner aus mindestens einer vom Projektierprogramm (37) getrennten, als XML-Datei ausgebildeten Kriteriumsdatei (53) ausgelesen. Das Überprüfen erfolgt wahlweise sofort bei Vorgabe eines zusätzlichen Elements (1 bis 29) bzw. bei Änderung eines bereits vorhandenen Elements (1 bis 29) der Anlage oder erst auf Eingabe eines Prüfbefehls. In beiden Fällen wird nach der Prüfung eine entsprechende Meldung an einen Anwender (38) ausgegeben, wenn mindestens eines der Auslegungsregeln verletzt wird. Alternativ kann auch bereits bei Vorgabe eines Eingabewunsches für ein zusätzliches Element (1 bis 29) bzw. bei Vorgabe eines Änderungswunsches für ein vorhandenes Element (1 bis 29) geprüft werden, bei welchen Vorgaben bzw. Änderungen die Anlage die Auslegungsregeln weiterhin erfüllt. In diesem Fall wird dem Anwender (38) vor der Vorgabe des Elements (1 bis 29) bzw. vor der Änderung des Elements (1 bis 29) gemeldet, bei welchen Vorgaben bzw. Änderungen die Anlage die Auslegungsregeln weiterhin erfüllt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Projektieren einer Niederspannungs-Energieanlage mit Verbrauchern, diesen ggf. vorgeordneten Schalt- und Schutzbausteinen und mindestens einem Speisebaustein, die über Verbindungen bezüglich einer Hauptspannung, bezüglich mindestens einer Hilfsspannung und/oder kommunikationstechnisch miteinander verbunden sein sollen.

Bei industriellen Anlagen, insbesondere Maschinen und Maschinensystemen, muss eine Vielzahl elektrischer Niederspannungsverbraucher mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Verbraucher sind oftmals, aber nicht ausschließlich Ein- oder Dreiphasen-Wechselspannungsmotoren. Auch eine Versorgung mit z. B. 500 V-Gleichspannung ist bekannt.

Früher erfolgte die Energieverteilung zu den Verbrauchern in Schaltschränken, in denen auch der Speisebaustein für die Verbraucher angeordnet war. Ausgehend vom Schaltschrank, wurden separate Leitungen zu den einzelnen Verbrauchern geführt. Die Topologie des Leitungssystems war also sternartig. Aufgrund dieser Topologie, nämlich einer separaten Leitung pro Verbraucher, war die Dimensionierung der Leitung relativ einfach. Sie konnte anhand vergleichsweise einfacher Tabellen auch von Elektroinstallateuren vorgenommen werden.

In letzter Zeit werden die elektrischen Verbraucher mehr und mehr über bus- bzw. netzähnliche Leitungssysteme mit dem Speisebaustein verbunden. Vom Speisebaustein geht also ein Sammelabschnitt des Leitungssystems ab, über den ein – möglicherweise sogar weiter verzweigtes – Netz zu den einzelnen Verbrauchern geführt ist. Der Sammelabschnitt führt den Summenstrom der geschalteten Verbraucher. Zu den einzelnen Verbrauchern zweigen weitere Abschnitte ab, nachfolgend Einzel- oder Endabschnitte genannt, die den Strom für nur diesen einen Verbraucher führen.

Die Dimensionierung und Prüfung eines derartigen Leitungssystems ist erheblich komplexer und aufwendiger als bei einer sternartigen Topologie. Elektroinstallateure sind hierbei überfordert. Elektroingenieure verfügen zwar prinzipiell über das erforderliche Fachwissen. Standardisierte, einfach handhabbare und ohne weiteres anwendbare Bemessungsregeln sind aber nicht vorhanden. Auch Elektroingenieuren ist somit eine ordnungsgemäße Dimensionierung und eine Prüfung der Dimensionierung nur mit erheblichem Zeitaufwand möglich.

Es ist zwar denkbar, die einzelnen Längen der Abschnitte und die Nennleistungen der Verbraucher einfach aufzusummieren und das Leitungssystem einheitlich so zu dimensionieren, als ob ein einziger Verbraucher mit der Summe der Nennleistungen über eine Leitung mit der Summe der Einzellängen der Abschnitte mit elektrischer Energie versorgt werden müsste. In diesem Fall wäre die Dimensionierung zwar einfach, das Leitungssystem als solches wäre aber höchstwahrscheinlich deutlich überdimensioniert.

Im Stand der Technik wurde daher vorgeschlagen, rechnergestützte Projektierwerkzeuge einzusetzen. Beispielhaft sind hier die DE 101 13 565 C1 und die DE 101 09 540 A1 sowie die qWO-A-01/71879 und die WO-A-01/71880 zu nennen. Aus diesen Vorveröffentlichungen sind rechnergestützte Projektierverfahren bekannt,

– bei denen ein Rechner ein Projektierprogramm abarbeitet,
– bei denen dem Rechner im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms die Verbraucher, die Schalt- und Schutzbausteine, der mindestens eine Speisebaustein und die Verbindungen vorgegeben werden,
– bei denen vom Rechner im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms mindestens einer der nachfolgenden Schritte ausführbar ist: – bei Vorgabe eines zusätzlichen Elements bzw. bei Änderung eines bereits vorhandenen Elements der Niederspannungs-Energieanlage durch einen Anwender wird sofort geprüft, ob die Niederspannungs-Energieanlage weiterhin technische Auslegungsregeln erfüllt, und bei Verletzung mindestens einer der Auslegungsregeln wird unmittelbar nach der Prüfung eine entsprechende Meldung an den Anwender ausgegeben; – auf Eingabe eines Prüfbefehls durch den Anwender wird geprüft, ob die Niederspannungs-Energieanlage die Auslegungsregeln erfüllt, und bei Verletzung mindestens einer der Auslegungsregeln wird eine entsprechende Meldung an den Anwender ausgegeben; – bei Vorgabe eines Eingabewunsches für ein zusätzliches Element bzw. bei Vorgabe eines Änderungswunsches für ein bereits vorhandenes Element der Niederspannungs-Energieanlage durch den Anwender wird geprüft, bei welchen Vorgaben bzw. Änderungen die Niederspannungs-Energieanlage die Auslegungsregeln weiterhin erfüllt, und dem Anwender vor der Vorgabe des zusätzlichen Elements bzw. vor der Änderung des bereits vorhandenen Elements gemeldet, bei welchen Vorgaben bzw. Änderungen die Niederspannungs-Energieanlage die Auslegungsregeln weiterhin erfüllt;
– bei denen der Rechner die Auslegungsregeln aus mindestens einer vom Projektierprogramm getrennten Kriteriumsdatei ausliest.

Diese Veröffentlichungen sind auch für die vorliegende Erfindung ergänzend heranzuziehen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Projektieren einer Niederspannungs-Energieanlage und eine korrespondierende Kriteriumsdatei zu schaf fen, bei denen die Kriteriumsdatei mit möglichst geringem Aufwand erstellt werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Kriteriumsdatei als XML-Datei ausgebildet ist. Denn dann ist sie insbesondere leicht und einfach erstellbar. Auch ist sie auf Grund der XML-Struktur teilweise sogar auf Fehler überprüfbar.

Im Minimalfall enthält die Meldung nur die Information, dass ein Fehler aufgetreten ist, dass mindestens eine der Auslegungsregeln also nicht erfüllt wird. Vorzugsweise ist anhand der Meldung aber auch erkennbar, welche Auslegungsregel nicht erfüllt wird und/oder welches Element eine der Auslegungsregeln nicht erfüllt.

Das Erstellen der Meldung ist besonders einfach (und insbesondere auch flexibel änderbar), wenn der Rechner im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms aus der Kriteriumsdatei eine mit der nicht erfüllten Auslegungsregel korrespondierende Rohmeldung ausliest und die Rohmeldung unter Verwendung von Daten, die das die Auslegungsregel nicht erfüllende Element charakterisieren, zur Meldung ergänzt.

Vorzugsweise ist vom Rechner im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms über eine Katalogschnittstelle auf mindestens einen Katalog zugreifbar ist, aus dem zur Vorgabe eines zusätzlichen Elements bzw. zur Änderung eines bereits vorhandenen Elements vom Anwender vordefinierte Beschreibungen von Elementen selektierbar sind. Denn dann ist zum einen die Vorgabe bzw. Änderung der Elemente besonders einfach. Zum anderen ist in diesem Fall in der Regel gewährleistet, dass die spezifizierten Elemente tatsächlich verfügbar sind.

Ähnliche Vorteile ergeben sich, wenn bei Vorgabe eines Eingabewunsches für ein zusätzliches Element bzw. bei Vorgabe eines Änderungswunsches für ein bereits vorhandenes Element

– vom Rechner im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms über eine Katalogschnittstelle auf mindestens einen Katalog zugreifbar ist, aus dem vordefinierte Beschreibungen von Verbrauchern, Schalt- und Schutzbausteinen, Speisebausteinen und Verbindungen selektierbar sind, und
– der Rechner dem Anwender nur diejenigen der vordefinierten Beschreibungen zur Auswahl anbietet, bei denen die Niederspannungs-Energieanlage die Auslegungsregeln weiterhin erfüllt.

Wenn zur Vorgabe einer zusätzlichen Gruppe von Elementen durch den Anwender vom Rechner im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms mindestens eine vordefinierte Gruppe von Elementen aus der Kriteriumsdatei auslesbar und dem Anwender zur Auswahl anbietbar ist, kann eine mühselige Eingabe von häufiger vorkommenden Grundstrukturen vermieden werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
1 bis 3 exemplarisch eine Niederspannungs-Energieanlage,
4 einen Rechneraufbau,
5 ein Blockschaltbild eines Projektierprogramms,
6 ein Beispiel einer vordefinierten Elementbeschreibung,
7 und 8 Ablaufdiagramme und
9 eine Gruppe von Elementen.
Gemäß 1 sollen (beispielhaft) fünf Hauptverbraucher 1 bis 5 von einem Speisebaustein 6 aus mit elektrischer Energie versorgt werden. Jedem der Hauptverbraucher 1 bis 5 ist ein Schalt- und Schutzbaustein 7 bis 11 vorgeordnet. Die Verbraucher 1 bis 5 sind in der Regel, aber nicht zwangsweise, Motoren. Die Schalt- und Schutzbausteine 7 bis 11 bestehen in der Regel aus einem Schütz, dem ein Leistungsschalter vorgeschaltet ist.
Zur Versorgung der Hauptverbraucher 1 bis 5 mit elektrischer Energie ist ein Hauptleitungssystem vorhanden. Über dieses werden die Hauptverbraucher 1 bis 5 mit einer Hauptniederspannung gespeist. Die Hauptniederspannung ist eine Spannung unter 1 kV, z. B. eine Dreiphasenwechselspannung mit einer Nennspannung von z. B. 400 Volt. In diesem Fall ist das Hauptleitungssystem typischerweise 5adrig ausgebildet (3 Phasen, Nullleiter, Erde).
Gemäß 1 weist das Hauptniederspannungssystem einen Hauptsammelabschnitt 12, Hauptverbindungsabschnitte 13 bis 17 sowie Hauptendabschnitte 18 bis 27 auf. Ersichtlich sind dabei die Schalt- und Schutzbausteine 7 bis 11 den Hauptverbrauchern 1 bis 5 vorgeordnet.
Die Schalt- und Schutzbausteine 7 bis 11 sind Hilfsverbraucher, die über Hilfsleitungssysteme mit elektrischer Energie versorgt werden. Die Hilfsleitungssysteme weisen gemäß 2 ersichtlich die gleiche prinzipielle Struktur auf wie das Hauptleitungssystem. Ergänzend ist lediglich anzumerken, dass der Schalt- und Schutzbaustein 7 nicht über diese beiden Hilfsleitungssysteme, sondern anderweitig mit elektrischer Energie versorgt wird. Ferner sind – sozusagen ersatzweise – andere Komponenten 28, 29, die nicht in das Hauptleitungssystem eingeschleift sind, mit einem oder beiden der Hilfsleitungssysteme verbunden. Die anderen Komponenten 28, 29 können z. B. Aktoren oder Sensoren sein. Auch können die Hilfsverbraucher 8 bis 11, 28, 29 mit einem oder mit beiden Hilfsleitungssystemen verbunden sein.
Die Hilfsleitungssysteme führen in der Regel eine niedrigere Spannung als das Hauptleitungssystem. Typische Spannungswerte sind eine Einphasenwechselspannung von z. B. 230 Volt oder eine Gleichspannung von z. B. 24 Volt. In beiden Fällen können die Hilfsleitungssysteme zweiadrig ausgebildet sein.
Die Leitungssysteme haben somit den Speisebaustein 6 gemeinsam. Ferner weisen die Hilfsleitungssysteme gemäß 2 gemeinsame Verbraucher 8, 10, 29 auf. Auch sind die Verbraucher 8 bis 11 der Hilfsleitungssysteme Schalt- und Schutzbausteine 8 bis 11 des Hauptleitungssystems, das in 1 dargestellt ist.
Die in den 1 und 2 dargestellten Komponenten 1 bis 11, 28, 29 können gegebenenfalls auch kommunikationsfähig sein. Soweit sie kommunikationsfähig sind, sind sie daher gemäß 3 über ein Kommunikationsnetz untereinander und mit einer übergeordneten Steuereinheit SPS verbunden. Gemäß 3 sind dies die Elemente 1, 5 bis 9 und 28. Die übergeordnete Steuereinheit SPS kann beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung sein. Das Kommunikationsnetz kann beispielsweise der PROFIBUS-Spezifikation oder der AS-i-Spezifikation genügen. Gemäß 3 ist das Kommunikationsnetz von den Hilfsleitungssystemen verschieden. Es könnte aber gegebenenfalls auch in diese integriert sein.
Die oben beschriebenen Niederspannungs-Energieanlage soll nun rechnergestützt projektiert werden. Hierzu wird gemäß 4 von einem Rechner, z. B. einem PC, ein Projektierprogramm 37 abgearbeitet, mit dem der Rechner programmiert ist. Das Projektierprogramm 37 ist auf einem Datenträger – z. B. einer CD-ROM oder der Festplatte des Rechners – in maschinenlesbarer Form hinterlegt.
Der Rechner weist die üblichen Komponenten auf. Es sind dies ein Rechnerkern 30, Eingabeeinrichtungen 31, 32 (typisch eine Tastatur 31 und eine Maus 32), Ausgabeeinrichtungen 33, 34 (typisch ein Monitor 33 und ein Drucker 34) sowie ggf. eine Schnittstelle 35 zu einem Rechnernetz 36, z. B. dem Internet. Im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms 37 kommuniziert der Rechner unter anderem mit einem Anwender 38.
Gemäß 5 weist das Projektierprogramm 37 ein Hauptprogramm 39 und mehrere Unterprogramme 40 bis 46 auf.
Das Hauptprogramm 39 hat im wesentlichen Schnittstellen- und Koordinierungsfunktion. Bezüglich der Koordinierungsfunktion koordiniert es das Zusammenwirken der Unterprogramme 40 bis 44. Bezüglich der Schnittstellenfunktion weist es mehrere Schnittstellen auf. Zunächst weist das Hauptprogramm 39 eine Anwenderschnittstelle 47 auf, mittels derer eine bidirektionale interaktive Kommunikation mit dem Anwender 38 erfolgt. Über eine Projektierschnittstelle 48 ist eine Kommunikation mit einem anderen Projektierwerkzeug möglich. Hierdurch können insbesondere die Unterprogramme 42 und 46, auch von diesem anderen Projektierwerkzeug genutzt werden. Über eine Kommunikationsschnittstelle 49 sind kommunikationstechnische Daten mit einem Projektierwerkzeug zum Projektieren derartiger Daten austauschbar. Über eine allgemeine Schnittstelle 50 ist schließlich eine Kommunikation mit anderen Projektierwerkzeugen möglich.
Die Unterprogramme 40 bis 46 haben folgende Funktionen:
Das Unterprogramm 40 ist ein Dokumentationsersteller. Mittels des Dokumentationserstellers 40 sind beispielsweise Berichte, Stromlaufpläne, Kabellisten, Verbindungslisten, Stücklisten, Klemmpläne und/oder Kommunikationspläne erstellbar.
Das Unterprogramm 41 ist ein Eingabewerkzeug. Mittels des Eingabewerkzeugs 41 sind durch interaktive Eingaben vom Anwender 38 zum einen bibliographische Daten und zum anderen technische Daten der Energieanlage eingebbar. Die bibliographischen Daten umfassen beispielsweise den Projekteur, der die Energieanlage projektiert, das Projektierdatum, eine Bezeichnung der Energieanlage und teilweise auch Bezeichnungen einzelner Blöcke der Energieanlage. Die technischen Daten umfassen Spezifikationen (= Beschreibungen) der Verbraucher 1 bis 5, der Schalt- und Schutzbausteine 7 bis 11, der Kompo nenten 28, 29 und des Speisebausteins 6. Bezüglich der Abschnitte (= Verbindungen) 12 bis 27 (und auch der Abschnitte der Hilfsleitungssysteme) umfassen die vorgegebenen Daten zumindest die Art des Kabels und die Längen der einzelnen Abschnitte 12 bis 27. Gegebenenfalls können auch noch weitere Angaben wie beispielsweise Kabelquerschnitte und Verlegebedingungen und dergleichen mehr spezifiziert werden. Dem Rechner können somit im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms 37 die Verbraucher 1 bis 5, die Schalt- und Schutzbausteine 7 bis 11, der Speisebaustein 6 und die Verbindungen 12 bis 27 vorgegeben werden. Bezüglich der Einzelheiten der Vorgabe wird auf die oben stehend erwähnte WO-A-01/71880 verwiesen.
Das Spezifizieren der Elemente 1 bis 29 erfolgt dadurch, dass über die Katalogschnittstelle 43 auf einen Katalog 51 zugegriffen wird und aus dem Katalog 51 über die Katalogschnittstelle 43 vordefinierte Beschreibungen der zu spezifizierenden Elemente 1 bis 29 ausgelesen und dem Anwender 38 zur Auswahl angeboten werden. Der Anwender 38 wählt dann bezüglich der Verbraucher 1 bis 5, der Schalt- und Schutzbausteine 7 bis 11, der Komponenten 28, 29 und des Speisebausteins 6 einzelne Beschreibungen aus und spezifiziert diese Elemente 1 bis 11, 28, 29 dadurch. Bezüglich der Abschnitte 12 bis 27 ist die gleiche Vorgehensweise möglich. Vom Rechner kann also im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms 37 über die Katalogschnittstelle 43 auf den Katalog 51 zugegriffen werden. Aus dem Katalog 51 sind dann einzelne, vordefinierte Beschreibungen von Elementen 1 bis 29 selektierbar und so entweder ein zusätzliches Element 1 bis 29 vorgebbar oder ein bereits vorhandenes Element 1 bis 29 änderbar. Zum Ändern eines Elements 1 bis 29 wird insbesondere das bereits vorhandene Element 1 bis 29 vom Anwender 38 interaktiv selektiert und durch ein anderes vordefiniertes Element 1 bis 29 ersetzt.
Die projektierten Daten, also z. B. bezüglich des Hauptleitungssystems die Beschreibungen der Elemente 1 bis 27 und der Topologie des Hauptleitungssystems, werden zusammen mit den bibliographischen Daten über die Projektdatenschnittstelle 45 in einer Projektdatei 52 hinterlegt. Die bibliographischen Daten werden hierdurch den technischen Daten der Energieanlage zugeordnet. Die Projektdatei 52 wird dabei beim erstmaligen Abspeichern vom Projektierprogramm 37 erstellt bzw. generiert. Selbstverständlich ist die Projektdatei 52 später auch wieder lesbar, die darin hinterlegten Beschreibungen also wieder abrufbar.
In dem oben stehend in Verbindung mit 1 angegebenen Beispiel könnte die Datei 52 z. B. folgenden Aufbau haben:
1: Motor Typ 1

MLFB
230 V ~
2 kW
2
2
...

19: Kabel Typ 3

ML FB
500 V
16 A
2, 0
1, 3
...

7: Schütz Typ 2

MLFB
400 V 3 ~
16 A
0, 0
2, 4
...

18: Kabel Typ 2

MLFB
500V
16 A
0, 2
3, 5
...

6: Speisebaustein Typ 9

MLFB
400V 3 ~
30 A
2
4
...

In der Tabelle bedeuten die Nummern vor dem Doppelpunkt die Nummer des jeweiligen Elements 1 bis 29. Hinter dem Doppelpunkt steht dann eine Beschreibung des Elements 1 bis 29, eine eindeutige Typenbezeichnung (MLFB = maschinenlesbare Fabrikatebezeichnung) sowie seine elektrischen und elektromechanischen Eigenschaften und seine Beziehungen zu anderen Elementen 1 bis 29, insbesondere seine Verbindungen. Dies sei nachstehend anhand des Kabels 19 näher erläutert.
Gemäß oben stehender Tabelle ist z. B. das Kabel 19 vom Typ 3. Seine MLFB ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht von Bedeutung, solange sie nur eindeutig für dieses Kabel ist. Die maximal über das Kabel 19 übertragbare Spannung beträgt 500 Volt, der maximale Strom 16 Ampere. An seinen Enden ist das Kabel mit den Anschlusstypen „2" bzw. „0" versehen.
„2" kann beispielsweise eine genormte Steckerbuchse symbolisieren, „0" einfache abisolierte Drahtenden. Das Kabel 19 ist mit den Elementen 1 und 7 direkt verbunden. Ferner kann es weitere Eigenschaften (...) aufweisen.
Die elektrischen Eigenschaften der Elemente 1 bis 29 sind beispielsweise ihre Spannungen, Ströme, Leistungen usw.. Die Art der Anschlusstechnik (z. B. Typ 2 oder Typ 0) ist eine elektromechanische Eigenschaft. Aber auch elektronische Eigenschaften wie z. B. die Art eines Busprotokolls oder eine maximal zulässige Datenübertragungsrate, kommen in Frage. Die technischen Beziehungen sind durch die Topologie der Elemente 1 bis 29 bestimmt.
Die Katalogdatei 51 ist ähnlich aufgebaut wie die Projektierungsdatei 52. Sie enthält jedoch nicht die Zeile, in der festgelegt ist, mit welchen Elementen 1 bis 29 die einzelnen vordefinierten Elemente 1 bis 29 zu verbinden sind. Stattdessen kann sie weitere – technische oder nicht technische – Eigenschaften der in ihr hinterlegten Elementbeschreibungen enthalten, z. B. die Abmessungen, das Gewicht, den Hersteller und den Preis des beschriebenen Elements 1 bis 29.
Die Datei 52 kann vom Projektierprogramm 37 aus selektiert und ihr Inhalt, also die Elemente 1 bis 29, deren technische Eigenschaften und ihre Beziehungen, ausgelesen werden. Ebenso können die Elemente 1 bis 29, deren technische Eigenschaften und ihre Beziehungen wieder in die Datei 52 eingeschrieben und so in ihr hinterlegt werden. Dies gilt auch, wenn die Datei 52 von außen, beispielsweise über ein Diskettenlaufwerk oder über das Rechnernetz 36, zur Verfügung gestellt wird.
Soweit die Abschnitte 12 bis 27 über das Eingabewerkzeug 41 vorgegeben werden, ist noch nicht gewährleistet, dass die Vorgaben technische Berechnungs- und Sicherheitsvorschriften erfüllen. Diese Vorschriften stellen Auslegungsregeln für die Abschnitte 12 bis 27 und damit die Gesamtspezifikation des Energieverteilungssystems dar. Um eine ordnungsgemäße Auslegung des Energieverteilungssystems zu gewährleisten, ist daher das Dimensionierungsprogramm 42 vorhanden, welches mit dem Testprogramm 46 zusammenwirkt. Mittels des Testprogramms 46 ist überprüfbar, ob eine vorgegebene Dimensionierung des Energieverteilungssystems bestimmten Berechnungs- und Sicherheitsvorschriften entspricht. Diese Vorschriften sind dabei in einer vom Projektierprogramm 37 getrennten Kriteriumsdatei 53 (oder mehreren solcher Kriteriumsdateien 53) hinterlegt und vom Testprogramm 46 über eine Kriteriumsschnittstelle 54 in den Rechner einlesbar. Vorzugsweise sind in der Kriteriumsdatei 53 sogar mehrere Sätze von Auslegungsregeln hinterlegt, so dass der Anwender 38 durch interaktive Auswahl einen Satz von vordefinierten Auslegungsregeln auswählen kann. Bezüglich Details der Durchführung des Testprogramms 46 wird ebenfalls auf die WO-A-01/71880 verwiesen.
Für die Einbindung des Testprogramms 46 in die Projektierung der Niederspannungs-Energieanlage gibt es mehrere Vorgehensweisen. Je nach Ausgestaltung des Projektierprogramms 37 kann dabei nur eine der nachfolgend beschriebenen Vorgehensweisen oder können mehrere dieser Vorgehensweisen realisiert werden.
Gemäß 6 ist es beispielsweise möglich, dass der Rechner in einem Schritt S1 zunächst eine Eingabe vom Anwender 38 entgegen nimmt. In einem Schritt S2 prüft der Rechner dann, ob das Projektierprogramm 37 beendet werden soll. Wenn dies der Fall ist, verlässt er. in einem Schritt S3 das Projektierprogramm 37.
Wenn das Projektierprogramm 37 nicht verlassen werden soll, verzweigt der Rechner zu einem Schritt S4. Dort überprüft er, ob die Eingabe des Schrittes S1 ein Änderungsbefehl war. In diesem Fall führt der Rechner die Änderung in einem Schritt S5 aus.
Wenn die Eingabe kein Änderungsbefehl war, prüft der Rechner in einem Schritt S6, ob die Eingabe ein Befehl zum Speichern einer Projektierung war. Wenn dies der Fall ist, führt der Rechner in einem Schritt S7 die Speicherung in der Projektdatei 52 aus.
Wenn auch keine Speicherung erfolgen sollte, überprüft der Rechner in einem Schritt S8, ob die Projektdatei 52 gelesen werden sollte. Wenn dies der Fall ist, führt er das Lesen in einem Schritt S9 aus.
Wenn auch dies nicht der Fall ist, wird in einem Schritt S10 überprüft, ob ein Test der bestehenden Projektierung erfolgen soll. Wenn dies der Fall ist, wird der Test in einem Schritt S11 ausgeführt. Anderenfalls wird in einem Schritt S12 eine andere Tätigkeit ausgeführt.
Falls die Projektierung getestet werden sollte, wird – durch Ausführung des Testprogramms 46 – dieser Test im Schritt S11 durchgeführt. Sodann wird in einem Schritt S13 abgefragt, ob die projektierte Niederspannungs-Energieanlage die in der Kriteriumsdatei 53 hinterlegten Auslegungsregeln erfüllt. Je nach dem Ergebnis dieser Prüfung wird entweder direkt zum Schritt S1 zurückgesprungen oder zuvor ein Schritt S14 ausgeführt, in dem eine entsprechende Meldung an den Anwender 38 ausgegeben wird.
Bei der Ausführungsform gemäß 6 wird also erst auf Eingabe eines Prüfbefehls durch den Anwender 38 geprüft, ob die momentan gegebene Niederspannungs-Energieanlage die Auslegungsregeln erfüllt. Bei Verletzung mindestens einer der Auslegungsregeln wird in diesem Fall ein entsprechende Meldung an den Anwender 38 ausgegeben.
Die Schritte S1 bis S14 sind – mit Ausnahme des Schrittes S10 – auch bei der Schrittfolge gemäß 7 vorhanden. Die Schritte S1 bis S14 sind aber in ihrer Reihenfolge anders gruppiert. In diesem Fall wird bereits bei Vorgabe eines zusätzlichen Elements 1 bis 29 bzw. bei Änderung eines vorhandenen Elements 1 bis 29 der Niederspannungs-Energieanlage sofort geprüft, ob die Niederspannungs-Energieanlage weiterhin die Auslegungsregeln erfüllt. Ansonsten entspricht die Vorgehensweise von 7 der von 6.
Die Beschreibungen der Elemente 1 bis 29 umfassen gemäß 8 einen Code. Der Code ist ein eindeutiges Auswahlmittel für eine bestimmte Elementbeschreibung. Der Code ist typischerweise eine sogenannte MLFB (= maschinenlesbare Fabrikatebezeichnung). Sie umfasst ferner eine Kurzbeschreibung des Typs des beschriebenen Elements 1 bis 29, also beispielsweise, ob es sich um einen Motor, einen Schalt- und Schutzbaustein, eine Leitung oder einen Speisebaustein handelt. Die Beschreibung umfasst in der Regel ferner einen Zulassungscode. Der Zulassungscode umfasst beispielsweise Länderkürzel. Wenn der Zulassungscode das jeweilige Länderkürzel enthält, entspricht das beschriebene Element 1 bis 29 den einschlägigen, in dem jeweiligen Land gültigen elektrotechnischen Vorschriften. Der Zulassungscode ist also ein Indikator dafür, welchen landesspezifischen Vorschriften. (= Auslegungsregeln) das beschriebene Element 1 bis 29 genügt.
Aufgrund der Tatsache, dass auch die zu erfüllenden Auslegungsregeln länderspezifisch sind, ist es daher auch möglich, dass der Anwender 38 beim Projektieren einer Anlage z. B. zunächst lediglich einen Ländercode eingibt. Durch die Eingabe des Ländercodes ist dann bestimmt bzw. selektiert, welcher Satz von Auslegungsregeln bei der Prüfung des Energieverteilungssystems zur Anwendung kommt. Ferner ist es durch den vom Anwender 38 vorgegebenen Ländercode möglich, bei der Projektierung der Energieanlage dem Anwender 38 nur Beschreibungen von solchen Elementen 1 bis 29 zur Auswahl anzubieten, die dem eingegebenen Ländercode und damit indirekt den korrespondierenden und dadurch selektierten Auslegungsregeln prinzipiell genügen.
Nach den Zulassungscodes erfolgt gemäß 8 zunächst eine energietechnische Beschreibung des jeweiligen Elements 1 bis 29, dann dessen Schalteigenschaften, dessen Schutzparameter und dessen kommunikationstechnische Eigenschaften. Gegebenenfalls können einzelne der beschriebenen Eigenschaften entfallen, wenn diese Eigenschaften nicht realisiert sind, oder andere Eigenschaften hinzukommen.
Soweit die Elemente 1 bis 11, 28, 29 kommunikationsfähig sind, im vorliegenden Fall also die Elemente 1, 5 bis 9 und 28, müssen sie selbstverständlich auch kommunikationstechnisch projektiert und angebunden werden. Auch die Erstellung dieser Projektierung ist mittels des erfindungsgemäßen Projektierprogramms 37 möglich. Insbesondere kann den Elementen 1, 5 bis 9, 28 mittels des Kommunikationsprojektierers 44 vorgegeben werden, über welchen Kommunikationsbus sie untereinander und mit der übergeordneten Steuerung SPS verbunden sein sollen und unter welchen Adressen sie ansprechbar sein sollen. Mittels des Projektierprogramms 37 ist also auch eine Projektierung der kommunikationstechnischen Anbindung der betreffenden Elemente 1, 5 bis 9, 28 erstellbar. Die dabei erstellten Daten sind ebenfalls in einer Datei hinterlegbar und aus ihr wieder abrufbar. Dabei kann dies wahlweise die Projektdatei 52 oder eine von der Projektdatei 52 verschiedene Kommunikationsdatei 55 sein.
In diesem Fall wird also bei Vorgabe eines Eingabewunsches für ein zusätzliches Element 1 bis 29 bzw. bei Vorgabe eines Änderungswunsches für ein bereits vorhandenes Element 1 bis 29 geprüft, bei welchen Vorgaben bzw. Änderungen die Niederspannungs-Energieanlage die Auslegungsregeln weiterhin erfüllt. Je nach Ausgestaltung des Verfahrens kann dabei eine vollständige Überprüfung auf Erfüllen aller Auslegungsregeln oder nur eine Teilüberprüfung erfolgen. Dem Anwender 38 wird bereits vor der Vorgabe des zusätzlichen Elements 1 bis 29 bzw. vor der Änderung des bereits vorhandenen Elements 1 bis 29 gemeldet, welche Vorgaben und Änderungen er vornehmen darf, wenn die Niederspannungs-Energieanlage die Auslegungsregeln weiterhin erfüllen soll.
Die Kriteriumsdatei 53 ist, ebenso wie das Projektierprogramm 37, auf einem Datenträger in maschinenlesbarer Form hinterlegt. Sie ist als XML-Datei ausgebildet. Dies ist in 5 durch das Kürzel „XML" neben der Kriteriumsdatei 53 angedeutet. Wenn beispielsweise dem Anwender 38 nur kompatible Elemente zur Auswahl angeboten werden sollen, könnte eine der Auslegungsregeln daher beispielsweise wie folgt aussehen:

<Explanation> Bei Überlastschutz über ein thermisches Motormodell muss der Nennstrom des Motors innerhalb des Einstellbereiches des Schalt- und Schutzbausteins liegen.
</Explanation>
</Rule>
Der Satz „Bei Überlastschutz über ein thermisches Motormodell muss der Nennstrom des Motors innerhalb des Einstellbereiches des Schalt- und Schutzbausteins liegen." wird an den Anwender 38 ausgegeben, wenn die darüber stehende Auslegungsregel nicht erfüllt ist. Anhand des oben stehend beschriebenen bei spielhaften Auszugs aus der Kriteriumsdatei 53 ist daher unter anderem ersichtlich, dass anhand der Meldung auch erkennbar ist, welche der Auslegungsregeln nicht erfüllt ist.
In der Praxis stellt die am Ende der Auslegungsregel stehende Erklärung aber erst eine Rohmeldung dar, die der Rechner im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms 37 aus der Kriteriumsdatei 53 ausliest, wenn diese Auslegungsregel nicht erfüllt ist. Der Rechner ergänzt diese Rohmeldung unter Verwendung von Daten, die das Element 1 bis 29 charakterisieren, welches die Auslegungsregel nicht erfüllt, zur vollständigen Meldung. Beispielsweise wird hinter dem Wort „Motors" eingefügt, um welchen Motor es sich handelt. Gleiches gilt für den Schalt- und Schutzbaustein. Gegebenenfalls können auch noch der Nennstrom des Motors und der Einstellbereich des betroffenen Schalt- und Schutzbausteins angegeben werden.
Durch die ausgegebene Meldung ist also auch erkennbar, welches Element 1 bis 29 die Auslegungsregel nicht erfüllt.
In der Praxis werden häufig sogenannte Motorabzweige benötigt. Ein derartiger Motorabzweig besteht – siehe 9 – im Wesentlichen aus einem T-Stück 56, einem Schalt- und Schutzbaustein 57 und einem Motor 58. Der Schalt- und Schutzbaustein ist dabei über Leitungen 59 und 60 einerseits mit dem T-Stück 56 und andererseits mit dem Motor 58 verbunden.
Da eine derartige Gruppe von Elementen 56 bis 60 häufiger vorkommt, ist es sinnvoll diese Gruppe vorzudefinieren, so dass sie vom Anwender 38 als Einheit ausgewählt und vorgegeben werden kann. Vorzugsweise sind daher in der Kriteriumsdatei 53 über die Auslegungsregeln hinaus auch derartige Gruppen von Elementen 56 bis 60 hinterlegt. Auch diese Gruppen von Elementen 56 bis 60 können vom Rechner aus der Kriteriumsdatei 53 ausgelesen und dem Anwender 38 zur Auswahl angeboten werden. Auf Grund der Ausbildung der Kriteriumsdatei 53 als XML-Datei ist dabei die Spezifizierung der Gruppe von Elementen 56 bis 60 besonders einfach.
Zur Spezifizierung der Gruppe von Elementen 56 bis 60 sind zwei Vorgehensweisen möglich. Zum einen ist es möglich, die Elemente 56 bis 60 vollständig zu spezifizieren. In diesem Fall ist der Motorabzweig durch die Spezifizierung vollständig definiert. Vorzugsweise aber erfolgt nur eine Teilspezifizierung, beispielsweise bezüglich der Struktur der Elemente 56 bis 60. Die Detailspezifizierungen der Elemente 56 bis 60 sind dann noch vom Anwender 38 zu ergänzen.
Mittels des erfindungsgemäßen Projektierprogramms 37 und der erfindungsgemäßen Kriteriumsdatei 53 ist somit auf einfache Weise eine Projektierung möglich, bei der die Auslegungskriterien und die Gruppen von Elementen 56 bis 60 jederzeit flexibel geänderten Umständen angepasst werden können, ohne das Projektierprogramm 37 ändern zu müssen.

Claims

Verfahren zum Projektieren einer Niederspannungs-Energieanlage mit Verbrauchern (1 bis 5), diesen ggf. vorgeordneten Schalt- und Schutzbausteinen (7 bis 11) und mindestens einem Speisebaustein (6), die über Verbindungen (12 bis 27) bezüglich einer Hauptspannung, bezüglich mindestens einer Hilfsspannung und/oder kommunikationstechnisch miteinander verbunden sein sollen, – wobei ein Rechner ein Projektierprogramm (37) abarbeitet, – wobei dem Rechner im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms (37) die Verbraucher (1 bis 5), die Schalt- und Schutzbausteine (7 bis 11), der mindestens eine Speisebaustein (6) und die Verbindungen (12 bis 27) vorgegeben werden, – wobei vom Rechner im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms (37) mindestens einer der nachfolgenden Schritte ausführbar ist: – bei Vorgabe eines zusätzlichen Elements (1 bis 29) bzw. bei Änderung eines bereits vorhandenen Elements (1 bis 29) der Niederspannungs-Energieanlage durch einen Anwender (38) wird sofort geprüft, ob die Niederspannungs-Energieanlage weiterhin technische Auslegungsregeln erfüllt, und bei Verletzung mindestens einer der Auslegungsregeln wird unmittelbar nach der Prüfung eine entsprechende Meldung an den Anwender (38) ausgegeben; – auf Eingabe eines Prüfbefehls durch den Anwender (38) wird geprüft, ob die Niederspannungs-Energieanlage die Auslegungsregeln erfüllt, und bei Verletzung mindestens einer der Auslegungsregeln wird eine entsprechende Meldung an den Anwender (38) ausgegeben; – bei Vorgabe eines Eingabewunsches für ein zusätzliches Element (1 bis 29) bzw. bei Vorgabe eines Änderungswunsches für ein bereits vorhandenes Element (1 bis 29) der Niederspannungs-Energieanlage durch den Anwender (38) wird geprüft, bei welchen Vorgaben bzw. Änderungen die Niederspannungs-Energieanlage die Auslegungsregeln wei terhin erfüllt, und dem Anwender (38) vor der Vorgabe des zusätzlichen Elements (1 bis 29) bzw. vor der Änderung des bereits vorhandenen Elements (1 bis 29) gemeldet, bei welchen Vorgaben bzw. Änderungen die Niederspannungs-Energieanlage die Auslegungsregeln weiterhin erfüllt; – wobei der Rechner die Auslegungsregeln aus mindestens einer vom Projektierprogramm (37) getrennten Kriteriumsdatei (53) ausliest, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriteriumsdatei (53) als XML-Datei ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Meldung erkennbar ist, welche der Auslegungsregeln nicht erfüllt ist und/oder welches Element (1 bis 29) eine der Auslegungsregeln nicht erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms (37) aus der Kriteriumsdatei (53) eine mit der nicht erfüllten Auslegungsregel korrespondierende Rohmeldung ausliest und die Rohmeldung unter Verwendung von Daten, die das die Auslegungsregel nicht erfüllende Element (1 bis 29) charakterisieren, zur Meldung ergänzt.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass vom Rechner im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms (37) über eine Katalogschnittstelle (43) auf mindestens einen Katalog (51) zugreifbar ist, aus dem zur Vorgabe eines zusätzlichen Elements (1 bis 29) bzw. zur Änderung eines bereits vorhandenen Elements (1 bis 29) vom Anwender (38) vordefinierte Beschreibungen von Elementen (1 bis 29) selektierbar sind.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorgabe eines Eingabewunsches für ein zusätzliches Element (1 bis 29) bzw. bei Vorgabe eines Änderungswunsches für ein bereits vorhandenes Element (1 bis 29) – vom Rechner im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms (37) über eine Katalogschnittstelle (43) auf mindestens einen Katalog (51) zugreifbar ist, aus dem vordefinierte Beschreibungen von Verbrauchern (1 bis 5), Schalt- und Schutzbausteinen (7 bis 11), Speisebausteinen (6) und Verbindungen (12 bis 27) selektierbar sind, und – dass der Rechner dem Anwender (38) nur diejenigen der vordefinierten Beschreibungen zur Auswahl anbietet, bei denen die Niederspannungs-Energieanlage die Auslegungsregeln weiterhin erfüllt.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorgabe einer zusätzlichen Gruppe von Elementen (56 bis 60) durch den Anwender (38) vom Rechner im Rahmen der Abarbeitung des Projektierprogramms (37) mindestens eine vordefinierte Gruppe von Elementen (56 bis 60) aus der Kriteriumsdatei (53) auslesbar und dem Anwender (38) zur Auswahl anbietbar ist.
Auf einem Datenträger in maschinenlesbarer Form hinterlegtes Projektierprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Auf einem Datenträger in maschinenlesbarer Form hinterlegte, als XML-Datei ausgebildete Kriteriumsdatei zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Mit einem Projektierprogramm nach Anspruch 7 programmierter Rechner.