WO2006082140A1 - Communication-enabled motor starter - Google Patents

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WO2006082140A1 PCT/EP2006/050306 EP2006050306W WO2006082140A1 WO 2006082140 A1 WO2006082140 A1 WO 2006082140A1 EP 2006050306 W EP2006050306 W EP 2006050306W WO 2006082140 A1 WO2006082140 A1 WO 2006082140A1
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Klaus Windsheimer
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/1143—Bidirectional transmission

Abstract

The invention relates to a communication-enabled motor starter (1), a method for transmitting data from and/or to such a motor starter (1), and the use of a device interface (3) for the wireless transmission of data in a communication-enabled motor starter (1). In order to ensure simple and reliable transmission of data from and to a communication-enabled motor starter, data from and/or to the motor starter (1) is transmitted in a wireless manner. The inventive motor starter (1) can be optimally protected against environmental influences with the aid of the types of great protection that can be achieved and is therefore also suitable for use in particularly rough conditions.

Description

Beschreibungdescription
Kommunikationsfähiger MotorStarterCommunication-capable motor starter
Die Erfindung betrifft einen kommunikationsfähigen Motorstarter sowie ein Verfahren zur Übertragung von Daten von und/oder zu einem solchen Motorstarter und die Verwendung einer Geräteschnittstelle zur drahtlosen Übertragung von Daten in einem kommunikationsfähigen Motorstarter .The invention relates to a communication-capable motor starter and a method for transmitting data from and / or to such a motor starter and the use of a device interface for the wireless transmission of data in a communication-capable motor starter.
Motorstarter (Motorschutzschalter) dienen zum Ingangsetzen beziehungsweise Stillsetzen eines Motors in Verbindung mit einem geeigneten Überlastschutz . Wenn sie die Bedingungen für Leistungsschalter erfüllen, sind sie auch für ein Schalten von Kurzschlussströmen geeignet . Motorstarter können z . B . von Hand, elektromagnetisch oder motorisch betätigt werden und eignen sich für das Zusammenwirken mit Arbeitsstromauslö¬ sern, Unterspannungsrelais oder Unterspannungsauslösern, verzögerten Überlastrelais , unverzögerten Überstromrelais und anderen Relais oder Auslösern .Motor starters (motor protection switches) are used for starting or stopping a motor in conjunction with suitable overload protection. If they meet the conditions for circuit breakers, they are also suitable for switching short-circuit currents. Motor starters can, for. B. be operated by hand, electromagnetically or by motor and are suitable for interaction with Arbeitsstromauslö ¬ sern, undervoltage relays or undervoltage releases, delayed overload relays, instantaneous overcurrent relay and other relays or triggers.
Bei kommunikationsfähigen Motorstartern handelt es sich um Motorstarter, die neben einer Busanbindung, z . B . zum An- schluss an einen Rückwandbus , über eine externe Geräte- schnittsteile verfügen . Über diese Geräteschnittstelle können die Motorstarter bei der Inbetriebnahme auf einfachste Weise parametriert , im laufenden Betrieb überwacht und im Service¬ fall aussagekräftig diagnostiziert werden .Communication-capable motor starters are motor starters, which in addition to a bus connection, eg. B. For connection to a backplane bus, have an external device interface. About this device interface, motor starters can during commissioning easy parameterization, monitored during normal operation and successfully diagnosed case in meaningful service ¬.
Es ist bekannt , diese Geräteschnittstelle mit Hilfe eines elektrischen Steckverbinders zu realisieren . Bei Geräten mit hoher Schutzart , beispielsweise IP 65 , muss diese Steckverbin¬ dung mit einer der Schutzart entsprechenden Verschraubung oder dergleichen abgedichtet werden . Die Durchführung eines Datenaustausches mit dem Motorstarter ist daher vergleichs¬ weise aufwendig . Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache und zugleich sichere Übertragung von Daten von und zu einem kommunikationsfähigen Motorstarter zu gewährleisten .It is known to realize this device interface using an electrical connector. For devices with a high degree of protection, for example, IP 65, this connec ¬ tion must be sealed with a corresponding degree of protection screw or the like. The implementation of a data exchange with the motor starter is therefore wise consuming comparatively ¬. An object of the present invention is to ensure a simple and secure transmission of data from and to a communication-capable motor starter.
Diese Aufgabe wird durch einen Motorstarter nach Anspruch 1 beziehungsweise ein Verfahren nach Anspruch 6 beziehungsweise eine Verwendung einer Geräteschnittstelle nach Anspruch 7 gelöst .This object is achieved by a motor starter according to claim 1 or a method according to claim 6 or a use of a device interface according to claim 7.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es , die Übertragung von Daten von und/oder zu dem Motorstarter drahtlos durchzuführen . Mit anderen Worten wird anstelle eines elektrischen Steckverbinders eine Geräteschnittstelle zur drahtlo¬ sen Übertragung verwendet . Da somit keine unmittelbare mecha- nische Kontaktierung der Geräteschnittstelle von außen not¬ wendig ist , kann der Motorstarter auf besonders einfache und preiswerte Art und Weise abgedichtet und damit auch ohne gro¬ ßen Aufwand für höhere Schutzarten, beispielsweise IP 65 , aus¬ gebildet sein . Da zudem sämtliche mit der Verwendung eines elektrischen Steckverbinders verbundene Fehlerquellen, wie z . B . mechanische Defekte oder elektrische Rückwirkungen (e- lektrostatische Entladungen, Ausgleichsströme etc . ) ausge¬ schlossen sind, kann die Datenübertragung besonders sicher und zuverlässig erfolgen . Durch die erreichbaren hohen Schutzarten kann der Motorstarter vor Umwelteinflüssen optimal geschützt werden und eignet sich damit auch für den Ein¬ satz unter besonders rauen Bedingungen .A basic idea of the present invention is to carry out the transmission of data from and / or to the motor starter wirelessly. In other words, a device interface is used to drahtlo ¬ sen transmission instead of an electrical connector. Thus, since no direct mechanical contact with the device interface is not ¬ manoeuvrable from outside, the motor starter in a particularly simple and inexpensive manner, sealed and therefore without much ¬ SEN expenditure for higher degrees of protection, be formed, for example, IP 65 ¬. In addition, since all associated with the use of an electrical connector error sources, such. B. are mechanical defects or electrical perturbations (e- LECTROSTATIC discharges, etc transient currents.) ¬ been closed, the data transfer can be done very safely and reliably. By achievable high protection of the motor starter can be optimally protected against environmental influences and is therefore suitable for a ¬ set under particularly harsh conditions.
Verfügt der Controller des Motorstarters darüber hinaus über einen „Seif Programming Modus", so kann das Übertragen einer neuen Firmware oder dergleichen in den Controller auch über die drahtlose Geräteschnittstelle durchgeführt werden . Ein Öffnen des Motorstarters für ein Firmware-Update ist somit nicht mehr erforderlich . Pflege und Wartung des Motorstarters können dann auf besonders einfache und preiswerte Art und Weise durchgeführt werden . Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .In addition, if the controller of the motor starter has a "Seif Programming Mode", the transfer of new firmware or the like into the controller can also be carried out via the wireless device interface, so opening the motor starter for a firmware update is no longer necessary. Care and maintenance of the motor starter can then be carried out in a particularly simple and inexpensive manner. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Bei der Geräteschnittstelle handelt es sich danach vorzugs- weise um eine optische Geräteschnittstelle, also um eine Ge¬ räteschnittstelle, die zur Datenübertragung mit Licht in ver¬ schiedensten Wellenlängenbereichen ausgebildet ist . Eine besonders leistungsfähige und zugleich preiswerte Lösung lässt sich durch den Einsatz einer Infrarot ( IR) -Geräteschnitt- stelle erzielen . Alternativ hierzu sind selbstverständlich auch andere drahtlose Kommunikationstechniken anwendbar, wie beispielsweise Funklösungen im Industrial-Scientific-Medical (ISM) -Band oder dergleichen .When the device interface are then preference, be an optical device interface, that is a Ge ¬ councils interface, which is designed for data transmission with light in ver ¬ most diverse wavelength ranges. A particularly powerful and at the same time inexpensive solution can be achieved by using an infrared (IR) device interface. Alternatively, other wireless communication techniques are also applicable, such as industrial-scientific-medical (ISM) radio solutions or the like.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Motorstarter einen Controller auf, der zur direkten Signalansteuerung eines Senders beziehungsweise eines Empfängers der Geräteschnittstelle ausgebildet ist . Dabei handelt es sich vorzugsweise um den bereits im Motorstarter vorhandenen Controller, der um diese zusätzliche Funktionali¬ tät erweitert ist .According to a further advantageous embodiment of the invention, the motor starter on a controller which is designed for direct signal control of a transmitter or a receiver of the device interface. It is preferably already present in the motor starter controller that is ty extended by this additional functionali ¬.
Aus Kostengründen wird kein Modulator, beispielsweise kein IRDA-Modulator bei einer IR-Geräteschnittstelle, zwischen Sender bzw . Empfänger und Controller geschaltet . Die Ansteuerung von Sender bzw . Empfänger durch den Controller erfolgt also vorzugsweise 1 : 1 , also ohne Verwendung einer Codierung oder dergleichen, um eine besonders preiswerte Ausführung zu ermöglichen .For cost reasons, no modulator, for example, no IRDA modulator at an IR device interface, between transmitter or. Receiver and controller switched. The activation of transmitter resp. Receiver by the controller is thus preferably 1: 1, without the use of a coding or the like, to allow a particularly inexpensive design.
Die Geräteschnittstelle ist vorzugsweise über eine serielle UART (Universal Asynchronos Receiver Transmitter) - Schnittstelle mit dem Controller verbunden . Mit dem Einsatz des UART, der als universeller asynchroner Sender oder Emp- fänger arbeitet , kann die interne Datenübertragung durch eine vorhandene und preiswerte Standardlösung realisiert werden . Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend näher beschrieben . Die einzige Figur zeigt dabei eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Motorstarters und eines Programmiergerätes .The device interface is preferably connected to the controller via a serial UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) interface. By using the UART, which works as a universal asynchronous transmitter or receiver, the internal data transmission can be realized by means of an existing and inexpensive standard solution. An embodiment of the present invention will be described in more detail below. The single FIGURE shows a simplified schematic representation of a motor starter and a programming device according to the invention.
Der kommunikationsfähige Motorstarter 1 weist einen Mikro- controller 2 sowie eine IR-Geräteschnittstelle mit einem Inf¬ rarot-Baustein 3 auf . Zur Übertragung von Daten werden zwei Pins am MikroController 2 benötigt , nämlich TxD (transmit da- ta) zum Senden und RxD (receive data) zum Empfangen der Daten . Der MikroController 2 ist mit einer seriellen UART- Schnittstelle 4 versehen, deren Ausgang TxD 5 über eine erste Leitung 6 mit einer IR-Sendediode 7 des Infrarot-Bausteins 3 verbunden ist und die IR-Sendediode 7 über diese Leitung 6 ansteuert . Die Signalansteuerung erfolgt dabei direkt ohne Zwischenschaltung eines IRDA-Modulators .The communication-capable motor starter 1 includes a microcontroller 2, as well as an IR-device interface with a Inf ¬ rarot block. 3 To transfer data, two pins are required on the microcontroller 2, namely TxD (transmit data) for sending and RxD (receive data) for receiving the data. The microcontroller 2 is provided with a serial UART interface 4, whose output TxD 5 is connected via a first line 6 to an IR transmitter diode 7 of the infrared module 3 and the IR transmitter diode 7 controls via this line 6. The signal is controlled directly without the interposition of an IRDA modulator.
Der UART 4 des MikroControllers 2 ist über eine zweite Lei¬ tung 8 mit einem IR-Fototransistor 9 des Infrarot-Bausteins 3 verbunden . Mit Hilfe einer Komparatorschaltung (nicht abgebildet ) wird ein von dem IR-Fototransistor 9 detektiertes Empfangssignal digitalisiert und auf den Eingang RxD 10 des MikroControllers 2 gelegt .The UART 4 of the microcontroller 2 is connected via a second Lei ¬ tion 8 with an IR phototransistor 9 of the infrared device 3. With the aid of a comparator circuit (not shown), a received signal detected by the IR phototransistor 9 is digitized and applied to the input RxD 10 of the microcontroller 2.
IR-Sendediode 7 und IR-Fototransistor 9 sind in dem integ¬ rierten Infrarot-Baustein 3 enthalten, der beispielsweise durch Auflöten auf eine Leiterplatte montiert werden kann . Derartige integrierte Bausteine lassen sich auf einfache und preiswerte Art und Weise aus Standard-Bauelementen herstel- len . Der Einbau von IR-Sendediode 7 und IR-Fototransistor 9 kann auf besonders einfache Weise erfolgen, wenn er zusammen mit anderen Leuchtdioden (nicht abgebildet ) erfolgt , die zu Anzeigezwecken (An/Aus , Fehler etc . ) standardmäßig am Motorstarter 1 vorgesehen sind . Vorteilhafterweise erfolgt ledig- lieh das Einsetzen des zusätzlichen Infrarot-Bausteins 3 in das Kunststoffgehäuse 11 des Motorstarters 1. Der Infrarot-Baustein 3 befindet sich an der Frontseite 12 des Motorstarter-Gehäuses 11. In dem Gehäuse 11 ist ein Lichtleiter 13 in Form eines transparenten Kunststoffblocks eingespritzt , der das IR-Licht von der IR-Sendediode 7 nach außen führt beziehungsweise das eintreffende Licht zu dem IR- Fototransistor 9 leitet . Die Frontseite 12 weist keinerlei Öffnungen auf und ist somit dicht gegen Umwelteinflüsse . Die Rückseite 14 des Motorstarter-Gehäuses 11 ist mit einem Rück¬ wandprofil eines Schaltschrankes (nicht abgebildet ) verbun- den .IR transmitting diode 7 and IR phototransistor 9 are contained in the integ ¬ oriented infrared module 3, which can be mounted for example by soldering to a circuit board. Such integrated components can be produced in a simple and inexpensive manner from standard components. The installation of IR transmitter diode 7 and IR phototransistor 9 can be done in a particularly simple manner when it is done together with other light-emitting diodes (not shown), which are provided for display purposes (on / off, error, etc.) by default on the motor starter 1. Advantageously, the insertion of the additional infrared module 3 into the plastic housing 11 of the motor starter 1 takes place solely. The infrared module 3 is located on the front side 12 of the motor starter housing 11. In the housing 11, a light guide 13 is injected in the form of a transparent plastic block, which leads the IR light from the IR emitting diode 7 to the outside or the incoming light to the IR phototransistor 9 passes. The front side 12 has no openings and is therefore sealed against environmental influences. The rear side 14 of the motor starter housing 11 is connected to a back ¬ wall profile of a control cabinet (not shown).
Das Programmiergerät 17 , beispielsweise ein Personalcomputer oder PDA, ist über eine USB/UART-Schnittstelle 18 mit einer entsprechend als Gegenstück ausgebildeten IR-Schnittstelle 19 verbunden, welche ebenfalls eine IR-Sendediode 20 und einen IR-Fototransistor 21 aufweist . Diese IR-Schnittstelle 19 ist dabei vorzugsweise in einem PC-Kabel 22 integriert , welches direkt an der Frontseite 12 des Motorstarters 1 angebracht oder relativ zur Frontseite 12 angeordnet werden kann . Die Befestigung des PC-Kabels 22 an dem Gehäuse 11 des Motorstarters 1 erfolgt dabei vorzugsweise durch eine einfache mecha¬ nische Verbindung, beispielsweise durch eine Schnapp- oder Rastverbindung oder dergleichen (nicht abgebildet ) . Eine andere Möglichkeit zur Fixierung der Lage der IR-Schnittstelle 19 relativ zu dem Lichtleiter 13 des Motorstarters 1 ist die Verwendung einer Magnet-Verbindung (nicht abgebildet ) . Wichtig hierbei ist lediglich, dass zwischen dem Infrarot- Baustein 3 des Motorstarters 1 auf der einen Seite und der IR-Schnittstelle 19 des PC-Kabels 22 auf der anderen Seite keine wesentliche Luftstrecke 23 überbrückt werden muss . Eine Datenübertragung mit einer Luftstrecke 23 von einigen Zentimetern ist jedoch unproblematisch . Somit kann ein starker Fremdlichteinfluss unberücksichtigt bleiben . Zudem entfällt die Notwendigkeit einer Adressierung, wie sie bei der Verwen- düng einer Bluetooth- beziehungsweise IRDA-Lösung notwendig wäre . Die Datenübertragung ist dadurch äußerst preiswert durchführbar . Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine einfache und zugleich sichere Datenübertragung von und zu einem kommunikationsfähigen Motorstarter 1. Zugleich wird mit einem vergleichsweise geringen Aufwand eine hohe Schutzart , beispiels¬ weise IP 65 ermöglicht . Ein Firmware-Update des Mikrocontrol- lers 2 kann ohne Demontage und Öffnen des Motorstarters 1 durchgeführt werden . The programming device 17, for example a personal computer or PDA, is connected via a USB / UART interface 18 to a corresponding counterpart IR interface 19, which likewise has an IR transmitting diode 20 and an IR phototransistor 21. This IR interface 19 is preferably integrated in a PC cable 22 which can be mounted directly on the front side 12 of the motor starter 1 or arranged relative to the front side 12. The attachment of the PC cable 22 to the housing 11 of the motor starter 1 is preferably carried out by a simple mecha ¬ African compound, for example by a snap or locking connection or the like (not shown). Another possibility for fixing the position of the IR interface 19 relative to the light guide 13 of the motor starter 1 is the use of a magnetic connection (not shown). Important here is only that between the infrared module 3 of the motor starter 1 on one side and the IR interface 19 of the PC cable 22 on the other side no significant air gap 23 must be bridged. However, data transmission with an air gap 23 of a few centimeters is unproblematic. Thus, a strong external light influence can be disregarded. In addition, the need for addressing, which would be necessary when using a Bluetooth or IRDA solution, is eliminated. The data transfer is thus extremely inexpensive feasible. At the same time with a relatively low cost, a high degree of protection, example ¬ IP 65 allows. A firmware update of the microcontroller 2 can be carried out without dismantling and opening the motor starter 1.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kommunikationsfähiger Motorstarter ( 1 ) , gekennzeichnet durch eine Geräteschnittstelle ( 3 ) zur drahtlosen Übertragung von Daten von und/oder zu dem Motorstarter ( 1 ) .1. A communication-capable motor starter (1), characterized by a device interface (3) for the wireless transmission of data from and / or to the motor starter (1).
2. Motorstarter ( 1 ) nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine optische Geräteschnittstelle ( 3 ) .2. Motor starter (1) according to claim 1, characterized by an optical device interface (3).
3. Motorstarter ( 1 ) nach Anspruch 2 , gekennzeichnet durch eine Infrarot-Geräteschnittstelle ( 3 ) .3. Motor starter (1) according to claim 2, characterized by an infrared device interface (3).
4. Motorstarter ( 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , gekennzeichnet durch einen Controller (2 ) zur direkten Signalan- Steuerung eines Senders ( 7 ) und/oder eines Empfängers ( 9) der Geräteschnittstelle ( 3 ) .4. Motor starter (1) according to one of claims 1 to 3, characterized by a controller (2) for direct signal control of a transmitter (7) and / or a receiver (9) of the device interface (3).
5. Motorstarter ( 1 ) nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass Sender ( 7 ) und/oder Empfänger ( 9) über ein UART ( 4 ) mit dem Controller (2 ) verbunden ist .5. motor starter (1) according to claim 4, characterized in that transmitter (7) and / or receiver (9) via a UART (4) to the controller (2) is connected.
6. Verfahren zur Übertragung von Daten von und/oder zu einem kommunikationsfähigen Motorstarter ( 1 ) , dadurch gekennzeichnet , dass die Übertragung drahtlos erfolgt .6. A method for transmitting data from and / or to a communication-capable motor starter (1), characterized in that the transmission is wireless.
7. Verwendung einer Geräteschnittstelle ( 3 ) zur drahtlosen Übertragung von Daten in einem kommunikationsfähigen Motorstarter ( 1 ) . 7. Use of a device interface (3) for the wireless transmission of data in a communication-capable motor starter (1).
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