DE19749842A1 - Vorrichtung zur Überprüfung eines elektrischen Antriebs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überprüfung eines elektrischen Antriebs und/oder einer dem Antrieb zugeordneten mechanischen Einrichtung, die insbesondere eine Armatur oder ein Stellglied ist, wobei dem Antrieb und/oder der mechani­ schen Einrichtung eine Baueinheit, die Anschlüsse aufweist, zugeordnet ist, und wobei an die Anschlüsse ein Diagnosemodul anschließbar ist.

Eine Vorrichtung zur Überprüfung eines elektrischen Antriebs bzw. einer mit ihm verbundenen mechanischen Einrichtung, die eine Armatur oder ein Stellglied sein kann, ist notwendig, um den Funktionszustand des Antriebs und/oder des Stellgliedes überwachen zu können. Durch eine ständige Überwachung können rechtzeitig Störungen oder Veränderungen im Betriebsverhalten des Antriebs und/oder der mechanischen Einrichtung erkannt werden. Falls die mechanische Einrichtung eine Armatur oder ein Stellglied, die z. B. Teil eines Kraftwerkes sein können, ist, kann man Veränderungen und/oder Schäden, die die Zuver­ lässigkeit der Armatur oder des Stellgliedes noch nicht be­ einträchtigen, aber einen sicherheitsrelevanten Schaden oder Funktionsstörungen nach sich ziehen können, frühzeitig erken­ nen. Ein schadhafter oder funktionsgestörter Antrieb und/oder eine schadhafte oder funktionsgestörte mechanische Einrich­ tung kann folglich frühzeitig erkannt und dann gewartet, re­ pariert oder ersetzt werden. Das gleiche gilt für den Fall, daß der elektrische Antrieb einem Stellglied in einem Gleis­ system zugeordnet ist, wobei es sich insbesondere um den Stellantrieb einer Eisenbahnweiche handeln kann.

Aus der EP 0 609 261 B1 ist eine Einrichtung zur Überprüfung eines elektrischen Antriebs, der insbesondere ein Antrieb ei­ ner Armatur ist, bekannt. Dabei ist dem Antrieb eine Bauein­ heit zugeordnet, in der von Versorgungsleitungen des Antriebs Spannungsmeßleitungen ausgehen, die an Spannungsabgriffen an der Baueinheit enden. Außerdem sind in der Baueinheit den Versorgungsleitungen Stromwandler zugeordnet, die über Strom­ meßleitungen mit Stromabgriffen an der Baueinheit verbunden sind. Die Stromwandler sind in der Regel den Versorgungslei­ tungen ohne Unterbrechung dieser Versorgungsleitungen, z. B. induktiv, zugeordnet. An die Anschlüsse der Baueinheit ist ein Diagnosemodul anschließbar. Dieses Diagnosemodul ist beim Bekannten ein Diagnosestecker, der mit einer zentralen Meß- und Auswerteeinheit verbunden ist. Der Diagnosestecker nimmt an den Anschlüssen anstehende Signale auf und leitet sie über eine Leitung der Meß- und Auswerteeinheit zu.

Aus der DE 39 36 988 C2 ist ein als Stecker ausgebildetes Diagnosemodul bekannt, das eine signalverarbeitende Anordnung enthält. Diese Anordnung muß, da die Überwachung eines An­ triebs lückenlos sein muß, ständig an einer Versorgungsspan­ nungsquelle angeschlossen sein. Da im Bereich eines zu über­ wachenden Antriebs keine geeignete Hilfsenergie zur Verfügung steht, muß das Diagnosemodul entweder über eine aufwendige Leitung von außen versorgt oder mit einer relativ großen Bat­ terie versehen werden. Daher war es bisher nicht wirtschaft­ lich, ein Diagnosemodul ohne ständige Verbindung mit einer zentral aufgestellten Meß- und Auswerteeinheit zu konstruie­ ren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überprüfung eines elektrischen Antriebes oder Stellglie­ des und/oder einer dem Antrieb zugeordneten mechanischen Ein­ richtung anzugeben, wobei die Vorrichtung ein Diagnosemodul umfaßt, das einerseits während der Überprüfung nicht mit ei­ ner zentralen Auswerteeinheit verbunden sein muß und darüber hinaus nur eine relativ kleine Versorgungsleistung bzw. eine relativ kleine Einrichtung zur Energieversorgung benötigt.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Energieversorgungseinrichtung für das Diagnosemodul vorhanden ist, die über mindestens einen der Anschlüsse an der Bauein­ heit oder über ein externes Signal aktivierbar ist.

Damit wird der Vorteil erzielt, daß das Diagnosemodul über zwei Betriebsmodi verfügt. Solange keine zu verarbeitenden Signale vorliegen, befindet sich das Modul in einem energie­ sparenden Schlafmodus. Liegen ein oder mehrere Signale an, geht das Modul in den Arbeitsmodus über. Man kommt folglich vorteilhafterweise im Diagnosemodul mit wenig Energie aus, auch dann, wenn keine zentrale Meß- und Auswerteeinheit für ein oder mehrere Diagnosmodule vorgesehen ist. Für den Eigen­ bedarf des Diagnosemoduls reicht eine kleiner elektischer Energiespeicher, z. B. eine Batterie, oder eine kleine Versor­ gungsleitung mit kleinem Querschnitt aus.

Dadurch wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß das Diag­ nosemodul an Baueinheiten verschiedener Antriebe zeitlich und örtlich nacheinander eingesetzt werden kann, ohne daß hin­ dernde Leitungsverbindungen, insbesondere Datenleitungen, vom Diagnosemodul ausgehen müßten. Die Überprüfung elektrischer Antriebe an verschiedenen Orten ist dadurch schnell und ein­ fach möglich.

Dem Diagnosemodul ist als Energieversorgungseinrichtung bei­ spielsweise ein elektrischer Energiespeicher und/oder eine Spannungsquelle zugeordnet, von denen zum Diagnosemodul eine Versorgungsleitung führt. Der elektrische Energiespeicher kann wieder aufladbar oder nicht wieder aufladbar sein. Er kann auch eine elektrische Kapazität sein. Infolge des Schlafmodus reicht eine derartige Energieversorgung für den Eigenbedarf des Diagnosemoduls aus.

Die Energieversorgungseinrichtung ist beispielsweise über ein an mindestens einem Anschluß der Baueinheit anliegendes Si­ gnal der Betriebsspannung und/oder des Betriebsstromes und/oder der Steuerspannung und/oder durch ein anderes Signal einschaltbar. Erst, wenn z. B. die Betriebsspannung und/oder die Steuerspannung am Antrieb anliegt, wird also das Diagno­ semodul aktiviert. Solange der Antrieb in Ruhe ist, ist auch das Diagnosemodul im Schlafmodus. Da der elektrische Antrieb, der z. B. einer mechanischen Einrichtung zugeordnet ist, nur eingeschaltet wird, wenn die mechanische Einrichtung bewegt werden soll, bleibt das Diagnosemodul vorteilhafterweise sehr lange im Schlafmodus.

Beispielsweise kann ein in der Versorgungsleitung des Diagno­ semoduls angeordnet er Schalter über ein am Anschluß anliegen­ des Signal der Betriebsspannung, des Betriebsstromes und/oder der Steuerspannung des Antriebs und/oder durch ein anderes Signal schaltbar sein. Dadurch wird das Diagnosemodul in den Arbeitsmodus versetzt.

Mit einer Versorgungsleitung, die durch einen Schalter unter­ brochen werden kann, kommt man mit wenig Energie für die Ei­ genversorgung des Diagnosemoduls aus, da dieses während sich der Antrieb im stationären Zustand befindet, den Schlafmodus einnimmt.

Das Diagnosemodul enthält beispielsweise eine Auswerteeinheit (Prozessor). Damit wird der Vorteil erzielt, daß die eingele­ senen Daten des Antriebs direkt im Diagnosemodul gespeichert und/oder ausgewertet werden und/oder ein oder mehrere neue Signale generiert werden können. Eine Leitungsverbindung zu einer zentralen Auswerteeinheit ist dann nicht erforderlich oder man kommt mit einer leistungsschwachen Leitung aus, weil ein großer Teil der Auswertungen bereits im Diagnosemodul vorgenommen wird. Die Energieversorgung einer solchen Auswer­ teeinheit im Diagnosemodul ist mit einer kleinen Einrichtung, z. B. Batterie, oder einer kleinen Versorgungsleitung gewähr­ leistet, weil das Diagnosemodul, während der Antrieb im sta­ tionären Zustand ist, vorteilhafterweise im Schlafmodus ge­ halten wird.

Das Diagnosemodul ist beispielsweise kalibrierfähig und weist dazu einen Kalibriereingang und/oder einen Kalibrierausgang auf, die z. B. mit der Auswerteeinheit verbunden sind. An be­ liebigen Signaleingängen, z. B. am Kalibriereingang, können bekannte Werte eingespeist werden, wonach am Kalibrierausgang Istwerte ausgegeben werden.

Mittels dieser Istwerte und der bekannten Werte wird die Übertragungsfunktion (Kalibrierkurve) des Diagnosemoduls, insbesondere der Auswerteeinheit, in der Regel außerhalb des Diagnosemoduls ermittelt. Diese Übertragungsfunktion wird im Diagnosemodul, z. B. in der Auswerteeinheit gespeichert, nachdem sie, z. B. über den Kalibriereingang, eingegeben wurde. Dadurch kann man zur Beurteilung des Antriebs oder der mechanischen Einrichtung auf geeignete Werte schließen.

Im Diagnosemodul kann ein Datenspeicher vorhanden sein, der z. B. mit der Auswerteeinheit verbunden ist. Dort können ge­ messene oder berechnete Daten gespeichert werden, bis das Diagnosemodul zu einem späteren Zeitpunkt zum Auslesen und weiteren Bearbeiten der Daten an eine externe Auswerteeinheit angeschlossen wird.

Mit der Auswerteeinheit im Diagnosemodul kann ein Sollwert­ speicher verbunden sein, der Sollwerte enthält. Wenn in der Auswerteeinheit festgestellt wird, daß gemessene oder berech­ nete Werte einen Sollwert überschreiten oder unterschreiten, kann ein den Antrieb oder die zugeordnete mechanische Ein­ richtung kennzeichnendes Signal abgegeben werden.

Mit der Auswerteeinheit und/oder mit dem Datenspeicher können eine oder mehrere Meldevorrichtungen, z. B. Leuchtdioden, ver­ bunden sein, mit denen angezeigt wird, daß Daten vorhanden oder gespeichert sind.

Das Diagnosemodul hat beispielsweise die Form eines Steckers und die Anschlüsse an der Baueinheit sind Abgriffe zur Auf­ nahme des Steckers. Damit wird der Vorteil erzielt, daß das Diagnosemodul in einfacher und schneller Weise von einer Bau­ einheit zu einer anderen umgesteckt werden kann, so daß in kurzer Zeit mehrere Antriebe und/oder zugeordnete mechanische Einrichtungen überprüft werden können.

Das Diagnosemodul kann nach einem anderen Beispiel eine Steckplatine sein, die ebenfalls leicht von einer Baueinheit zu einer anderen umgesteckt werden kann.

Schließlich kann das Diagnosemodul aber auch fest montierbar sein, wobei es notwendig ist, jeder Baueinheit ein solches Diagnosemodul zuzuordnen.

Das Diagnosemodul kann nach einem anderen Beispiel ein mobi­ les Modul sein, das leicht umsteckbar ist und durch geeignete Vorrichtungen mehreren Antrieben oder mechanischen Einrich­ tungen, z. B. im gemeinsamen Strang der Energieversorgung, zu­ geordnet sein kann.

Beispielsweise enthält das Diagnosemodul eine Lesevorrich­ tung, die mit einem an einen Codierungsanschluß der Bauein­ heit anschließbaren Codiereingang verbunden ist. Am Codie­ rungsanschluß der Baueinheit steht eine Codierungsinformation an, die den zu überprüfenden Antrieb bzw. die mechanische Einrichtung kennzeichnet. Es wird der Vorteil erzielt, daß bei einer Überprüfung eines elektrischen Antriebes bzw. einer mechanischen Einrichtung, sofort automatisch erkannt wird, an welchem von vielen Antrieben bzw. mechanischen Einrichtungen in einer Anlage das Diagnosemodul angeschlossen ist.

Mit der Vorrichtung zur Überprüfung eines elektrischen An­ triebs bzw. einer zugeordneten mechanischen Einrichtung nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß ein Diagnosemodul mit so wenig Energie auskommt, daß insbesondere eine Auswerteeinheit und/oder auch ein Speicher im Diagnose­ modul untergebracht und energetisch versorgt werden können, und daß das Diagnosemodul trotzdem so leicht und kompakt ist, daß es nacheinander an verschiedenen Baueinheiten eingesetzt werden kann.

Eine Vorrichtung nach der Erfindung zur Überprüfung eines elektrischen Antriebs und/oder einer zugeordneten mechani­ schen Einrichtung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Dort ist eine solche Vorrichtung schematisch dargestellt.

Die Zeichnung zeigt eine Baueinheit 1 mit Anschlüssen C1 bis Cn für Codiersignale, Anschlüssen L1 bis L3 für Spannungs­ signale, Anschlüssen I1 bis I3 für Stromsignale und Anschlüs­ sen U1 bis Un für die Betriebs- oder Steuerspannung eines zu überprüfenden Antriebs 15. Die Spannungssignale gehen in der Baueinheit 1 direkt von Versorgungsleitungen 1a des Antriebs 15 aus. Die Anschlüsse I1 bis I3 für Stromsignale sind in der Baueinheit 1 den Versorgungsleitungen 1a, z. B. induktiv, zu­ geordnet. Der Antrieb 15 treibt eine mechanische Einrichtung an, die eine Armatur oder ein Stellglied sein kann.

Mit der Baueinheit 1 ist ein Diagnosemodul 2 verbunden, das als Stecker ausgebildet sein kann. Dazu sind die Anschlüsse C, U, L, I an der Baueinheit 1 z. B. als Abgriffe zur Aufnahme von Kontakten des Steckers ausgebildet. Das Diagnosemodul 2 kann aber auch fest montiert oder separat montiert sein. Im Diagnosemodul 2 stehen die Anschlüsse L1 bis L3 für Span­ nungssignale über ein Modul 3a zur galvanischen Trennung mit einem Signalkonditionierer 4 in Verbindung. Die Anschlüsse I1 bis I3 für Stromsignale stehen direkt und/oder über das glei­ che oder ein anderes Modul 3b zur galvanischen Trennung mit dem Signalkonditionierer 4 in Verbindung. Dieser steht aus­ gangsseitig über einen Analog-Digital-Wandler 5 mit einer Auswerteeinheit 6 in Verbindung.

Mit der Auswerteeinheit 6 stehen auch die Anschlüsse Cl bis Cn für Codiersignale über eine Lesevorrichtung 14 in Verbin­ dung. Zum Speichern von in der Auswerteeinheit 6 bearbeiteten Daten ist diese ausgangsseitig mit einem Datenspeicher 7 ver­ bunden.

Eingangsseitig kann die Auswerteeinheit 6 mit einem Sollwert­ speicher 8 verbunden sein, um berechnete Werte mit einem Sollwert vergleichen zu können. Die Auswerteeinheit 6 ist darüber hinaus mit einem Kalibriereingang 9a und mit einem Kalibrierausgang 9b verbunden. Durch das Einspeisen von be­ kannten Werten am Kalibriereingang 9a oder einem anderen Ein­ gang, z. B. vom Sollwertspeicher 8 her, erhält man am Kali­ brierausgang 9b Istwerte und daraus eine Kalibrierkurve. Diese oder auch eine bekannte Kalibrierkurve können von außen am Kalibriereingang 9a in die Auswerteeinheit 6 eingespeist werden. Mit der Auswerteeinheit 6 und/oder mit dem Datenspei­ cher 7 können Meldevorrichtungen 10a, 10b, z. B. Leuchtdioden, verbunden sein, die anzeigen, ob Daten vorhanden sind. Melde­ vorrichtungen 10a, 10b können auch für andere Zwecke einge­ setzt werden. Von der Auswerteeinheit 6 oder vom Speicher 7 können Datenausgabeleitungen 11, 12 mit Anschlüssen ausgehen, über die Daten an eine nicht dargestellte zentrale Auswer­ teeinheit abgegeben werden können.

Zur Energieversorgung des Diagnosemoduls 2 selbst enthält dieses beispielsweise einen elektrischen Energiespeicher 13, von dem ein System aus Versorgungsleitungen 16 ausgeht, das Bauteile (Energieverbraucher) des Diagnosemoduls 2 versorgt. Die Versorgungsleitungen 16 können auch von einer externen Spannungsquelle in das Diagnosemodul 2 hereingeführt sein.

Die Betriebsspannung und/oder die Steuerspannung des Antriebs 15, die an den Anschlüssen U1 bis Un an der Baueinheit 1 an­ stehen, sind mit einem Schalter 13a in der Versorgungsleitung 16 verbunden, die vom Energiespeicher 13 oder von der nicht dargestellten Spannungsquelle ausgeht.

Verläßt der Antrieb 15 den stationären Zustand, dann werden durch die daraus folgende Änderung der Spannungssignale und/oder der Stromsignale und/oder der Betriebs- oder Steuer­ spannung der elektrische Energiespeicher 13 oder die externe Spannungsquelle mit den Energieverbrauchern im Diagnosemodul 2 verbunden. Solange weder der stationäre Zustand noch eine Betriebs- oder Steuerspannung verändert werden, befinden sich also die Energieverbraucher des Diagnosemoduls 2 im Schlafmo­ dus, so daß man mit einem kleinen Energiespeicher 13 und/oder mit einer kleinen Spannungsquelle sowie mit kleinen Versor­ gungsleitungen 16 auskommt. Erst dadurch ist ein handlicher Aufbau des Diagnosemoduls 2 mit integrierter Auswerteeinheit 6 möglich, so daß es leicht nacheinander an verschiedenen Baueinheiten 1 eingesetzt werden kann.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Überprüfung eines elektrischen Antriebes (15) und/oder einer dem Antrieb (15) zugeordneten mechani­ schen Einrichtung, die insbesondere eine Armatur oder ein Stellglied ist, wobei dem Antrieb (15) und/oder der mechani­ schen Einrichtung eine Baueinheit (1), die Anschlüsse (C, U, L, I) aufweist, zugeordnet ist, und wobei an die Anschlüsse (C, U, L, I) ein Diagnosemodul (2) anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Energieversorgungseinrichtung für das Diagnosemodul (2) vor­ handen ist, die über mindestens einen der Anschlüsse (U1 bis Un) an der Baueinheit (1) oder über ein externes Signal akti­ vierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungseinrichtung ein dem Diagnosemodul (2) zuge­ ordneter elektrischer Energiespeicher (13) und/oder eine Spannungsquelle ist, von denen zum Diagnosemodul (2) eine Versorgungsleitung (16) führt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungseinrichtung über ein an mindestens einem Anschluß (U1 bis Un) anliegendes Signal der Betriebsspannung und/oder des Betriebsstromes und/oder der Steuerspannung des Antriebes (15) einschaltbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Versorgungsleitung (16) angeordneter Schalter (13a) über ein an mindestens einem Anschluß (U1 bis Un) anliegendes Signal der Betriebsspannung und/oder des Betriebsstromes und/oder der Steuerspannung des Antriebs (15) schaltbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Diagnosemodul (2) eine Auswerteeinheit (6) enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (6) mit einem Kalibriereingang (9a) des Diag­ nosemoduls (2) und/oder mit einem Kalibrierausgang (9b) des Diagnosemoduls (2) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Diagnosemodul (2) ein Datenspeicher (7) vorhanden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Auswerteeinheit (6) ein Sollwertspeicher (8) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Auswerteeinheit (6) eine Meldevorrichtung (10b) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Diagnosemodul (2) die Form eines Steckers hat und die An­ schlüsse (C, U, L, I) an der Baueinheit (1) Abgriffe zur Auf­ nahme des Steckers sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Diagnosemodul (2) eine Steckplatine ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Diagnosemodul (2) fest montierbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Diagnosemodul (2) ein mobiles Modul ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Diagnosemodul (2) eine Lesevorrichtung (14) enthält, die mit einem an einem Codierungsanschluß (C) der Baueinheit (1) an­ schließbaren Codiereingang verbunden ist.