CN100514523C - 用于级联电路的保护装置及相应的安全开关方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有多个故障切断按钮(12、12’、22、22’)的装置，该装置可舒适地操作。该装置可以由一个共用的接通按钮(33)重新接通。各故障切断装置(11、21)中装有一个脉冲加工装置，以便在接到接通按钮(33)发出的接通脉冲后使故障切断装置在一预定的时间段内处于激活状态，在该状态下，如果没有切断信号则装置可接通。这样，在故障切断装置(11、21)级联的情况下，就可以为共同接通而考虑各装置或动作器的接通反应时间。

Description

用于级联电路的保护装置及相应的安全开关方法

技术领域

本发明涉及一种安全地开关一电器单元的保护装置，其具有一个用于接收切断信号的第一输入端、一个用于接收形式为接通脉冲的接通信号的第二输入端以及一用于驱动该电器单元的输出端。此外，本发明还涉及一种相应的安全地开关一电器单元的方法。

背景技术

在涉及安全的系统和设备中，可以设置故障切断按钮来开关这种设施和设备。切断是通过安全装置或保护装置实现的。图1中的分段开关框图示出了一种这样的系统。保护装置1也被称之为故障切断装置，其具有一个多通道输入端，来自故障切断按钮2的故障信号从该端输入。此外，保护装置1还有一个第二输入端，通过该输入端可以接收来自接通按钮3的接通信号。该接通按钮3是一个通常都处于开启状态的按钮。保护装置1驱动一个动作器4，例如一个接触器。而动作器4又联接着一个负荷接触开关5，同时还联接着一个监控接触开关6。在动作器4未激活的状态下，负荷接触开关5是开启的，监控接触开关6是闭合的。

按照欧洲安全标准EN954中的第4类中，在安全装置出现了故障切断并且故障被消除了之后，不自动重新运转。这意味着，在按下故障切断按钮后，要重新接通，必须首先重新将其锁定。这时，装置还不能工作，只有操作一下接通按钮，才释放了输出端，并使装置运行。此外，在该安全标准EN954的条目4中，要求必须对动作器进行监视。这就是说，在接通按钮电路中必须装有故障切断装置1或者与其联接着的动作器4的监控接触开关6。这样就可以确定动作器4的故障。即，如果例如一个接触器的负荷接触开关5由于过载而熔断，则监控接触开关6会断开，即使接触器未激活时也是如此。这意味着接通按键电路会断开，并避免了不当地重新接通。

欧洲安全标准EN954第4条还规定，接通按钮回路的求值必须是对侧边敏感(edge-sensitive)的。为此，特别需要找到接通脉冲的下落的侧边或两个侧边。这样，可以避免例如由于在输入端或输出端的交叉接通(cross-connection)而造成的电器设备的无意的运行。

在较大的设备，例如一个输送带中，可以设置多个故障切断按钮。在这种情况下，可以图2所示出的、级联的方式来联接所属的保护装置。各组开关本身的基本结构如图1所示。为简明起见，在图2中仅仅示出了一个二级的级联结构，各级具有一个保护装置，或故障切断装置，或一个故障切断按钮。第一故障切断装置11与一个两通道故障切断按钮12、12’联接。该故障切断按钮又按照安全标准EN954第4类，依次驱动两个动作器或者接触乘法器14和14’。动作器14和14’操作监控接触开关16和16’，所述的两监控接触开关相互串联，并与一个接通按钮13一起构成一个接通按钮回路，例如，向故障切断装置11供电的外部电源(24V)的接通按钮回路。

借助于动作器14和14’还分别启动两个成对的负荷接触开关15和15’。该两个成对的负荷接触开关15和15’与一个两通道故障切断按钮22、22’一起，在第二故障切断装置21上构成一故障切断回路。该第二故障切断装置也驱动两个动作器或者接触乘法器24和24’，而这两个动作器或者接触乘法器24和24’则操作监控接触开关26和26’以及负荷双接触开关25和25’。监控接触开关26和26’与一个接通按钮23一同，构成故障切断装置21的接通按钮回路。级联可以在负荷双接触开关25和25’处任意继续下去。

这种级联式开关可以以下述方式工作。如果在第一故障切断装置11上驱动故障切断按钮12、12’，则故障切断装置11的动作器14、14’上所加载的电压被去掉(de-energized)。这时，动作器14、14’的负荷接触电开关15、15’(它们是装在故障切断装置21的故障切断回路中的)断开。正如已经在故障切断装置11的故障切断回路中那样，这导致了故障切断装置21的故障切断回路的断路。因此，故障切断装置21的动作器24、24’也断路。随之而来的是，该级联的整个负荷回路断路。

如果只是按动故障切断按钮22、22’，则故障切断装置21中只有动作器24、24’处于不加电的状态。这样，负荷监控接触开关26、26’以及负荷双接触开关25、25’也处于不加电的状态。结果，该级联中所有的负荷回路均被关闭。而故障切断装置11的动作器14、14’仍保持激活状态。

若要重新接通负荷回路，就须重新锁定故障切断装置11的故障切断按钮12、12’。也就是说，使故障切断回路处于闭合状态。但此时，负荷回路仍然尚未闭合。为此还必须按动接通按钮13和23。如果首先操作故障切断装置21上的接通按钮23，则故障切断装置21并不接通其动作器24、24’，因为故障切断装置11的动作器14、14’还切断着故障切断装置21的故障切断回路。为了重新接通负荷回路，必须首先操作故障切断装置11的接通按钮13。这样，故障切断装置11的动作器14、14’被驱动，并使故障切断装置21的故障切断回路闭合。这时，才能通过操作其接通按钮23来控制故障切断装置21。这就是说，操作接通按钮必须遵循上述顺序。然而，这种操作设备的方法在实践中是不方便的。

DE10011211A1中公开了类似的安全开关装置-系统。这种安全开关装置系统包括两个结构和功能上都彼此相应的安全开关装置。这两个开关装置在使用一紧急切断开关的中间开关的情况下彼此联接。此外，在两个装置上还设置一个起动开关。

发明内容

因此，本发明的目的是给出一种保护装置或保护系统，以及一种相应的在出现危险时切断一电器单元的方法，用这种方法，操作者可以方便地操作复杂的电器系统。

按照本发明，这一目的是通过一种紧急切断一电器单元的保护装置实现的，该装置具有一接收一切断信号的第一输入端、一接收一形式为一接通脉冲的接通信号的第二输入端、一用于控制电器单元的输出端、以及一使保护装置处于激活状态的脉冲加工装置，在该状态下，从接收到接通脉冲后的一个预定的时间段内，只要没有切断信号，就是可接通的。为了实现时间上有限的激活状态，脉冲加工装置可以带有限时元件，其在收到接通脉冲之后提供在一预定的时间段内保持激活状态的应答命令。这样，就可以如愿地在接收接通脉冲后的一段预定时间内接通保护装置。按照本发明，这样就可以分别考虑各装置不同的反应时间。

本发明还提供一种在安全的条件下开关一电器单元的方法，其包括接收一切断信号，关闭该电器单元，接收一形式为接通脉冲的接通信号，以及接通该电器单元，其中保护装置在得到接通脉冲后提供一用于在一预定的时间段维持激活状态的应答命令，使得只有在接收接通脉冲之后的一个预定的时间段内才能够接通电器单元。

优选的是，接通信号来自一个接通按钮。这样，保护装置就得到一种简单的接通脉冲，该脉动通常具有二进制的形式L-H-L。

切断信号通常来自一个可锁定的故障切断按钮。这样，故障切断按钮就不会无意中闭合。这对于安全技术是至关重要的。

由这种保护装置进行开关控制的电器单元可以是一个动作器，尤其是一个接触器。这样，可以很容易地对通以较高的电流的负荷回路进行开关控制。

保护装置的输入和输出端应该是多通道的。这是保护标准EN954第4条中规定的，它提高了安全标准。

优选的是，通过脉冲加工装置处理接通脉冲的下落的那个侧边或两个侧边，以使保护装置处于激活状态。这种侧边敏感性也是在所述安全标准中规定的，以使故障切断装置或保护装置不会由于交叉接通(cross-connection)而无意中重新运行。

在这种情况下，优选这样来调节激活状态的时间段，即，激活时间至少与一个电器单元和/或至少另一个开关装置相应。

尤其有利的是将按照本发明的保护装置连接到级联式保护系统中。在此，多个保护装置中第二个保护装置的第一输入端由这些保护装置中一个的输出端进行驱动。对于其它级联级也采取同样的设置。在此，这样来计算上述激活状态的时间段，即，使其大于整个保护装置的反应时间的总和。如果多个保护装置的输入端相应地联接，可以将该保护系统与一个共同的接通按钮联接。这样，联接有这种保护装置的电器单元或设备在故障切断操作之后重新接通起来就会很舒适。

附图说明

下面结合附图详细地描述本发明。

图1为现有技术中的安全装置组合的框图；

图2为现有技术中的多级联的安全装置组合的框图；

图3为本发明的级联安全装置组合的框图；

图4为按照本发明的接通按钮脉冲处理的框图。

具体实施方式

图示实施例为本发明的优选实施形式。

如上所述，下面将要描述的实施形式用于例如输送带，其上装有多个故障切断按钮。但是，在一次故障切断之后，输送带的开机只有通过一个有权力的人员才能进行。为此，中央接通按钮需要设置在一个控制站，例如一个开关柜上。图3中以框图示出了一个适合于此的安全系统，其具有多个故障切断装置，并带有一个共同的接通按钮。其构成基本上与图2所示的相同，因此，同样的部件参阅关于图2的说明。与图2所示的实施形式不同的是，在图3所示的实施例中只用了一个单独的接通按钮33，来为整个保护或故障切断装置提供接通脉冲。在接通按钮回路中不仅有监控接触开关16和16’，而且还有监控接触开关26和26’。

如果以公知的方式方法构造故障切断装置11和21，则不可能实现条目4所规定的系统(受监控的启动/重新运行)。其原因在于，接通按钮脉冲在故障切断回路15、22或15’、22’释放(解锁)，或者在接通回路26’、26、16、16’、33断开之前就到达了下面的装置21。如果故障切断按钮12、12’为了接通系统而重新锁定(即闭合)，并操作共用的接通按钮33(L-H-L脉冲)，则虽然第一故障切断装置11接通，然而，第二故障切断装置21不接通。这是因为，在接通按钮脉冲到达时，第二故障切断装置21的故障切断回路还是断开着的，因为故障切断装置11的动作器只有经过一预定的反应时间后才对接通按钮脉冲有反应。

对此，一个非常简单的解决方案在于，操作者多次按动共用的接通按钮，来释放多个故障切断装置。如果在级联中有两个故障切断装置，则需要按压接通按钮两次，以重新接通系统。但是，如果故障切断结构很复杂，也可以用若干个小型控制器来产生相应的故障切断装置释放脉冲。然而，这会极大地增大装置的成本，并且有时从安全角度是不可接受的。

本发明建议，通过对装置内部的接通按钮脉冲的处理的改进，用接通按钮33，以一个单独的释放命令同时接通两个故障切断装置11，这样就符合了故障切断回路所要求的安全条件。

图4中示出了本发明的接通按钮处理的框图。按照该图，对接通按钮信号进行侧边处理40。在此，根据所要求的安全标准对下落的侧边或两侧边进行处理。将一个相应的二进制信号401送至脉冲加工装置41。所述的脉冲加工装置通过一个届时启动的限时元件将该接通脉冲延长到一个规定的应答时间。这导致了一个对进一步的安全逻辑的内部应答命令411，该命令持续一定的时间，例如500毫秒。对接通按钮脉冲的这种处理继续进行，即使不发生故障切断也是如此。如果在该应答时间内接通故障切断回路，则通过安全逻辑控制输出端，并重新接通该待接通的装置。

通过本发明的这种脉冲加工，图3所示的开关中表现出如下的运行序列：两个故障切断按钮12、12’和22、22’重新闭合，以重新接通装置或设备。操作接通按钮33，产生如图4所示的L-H-L脉冲401。故障切断装置11接通。同时也在故障切断装置21中启动了应答时间。一旦故障切断装置11接通，经过一段预定的反应时间之后两动作器14、14’被接通，故障切断装置21识别出闭合了的故障切断回路22、22’、15、15’，并在尚存的应答命令的基础上接通其动作器24、24’。如果故障切断装置11由于故障而没有接通其动作器14、14’，则故障切断装置21也不接通其动作器24、24’，因为在这种情况下第二故障装置21的故障切断回路22、22’、15、15’是断开的。在应答时间过去之后，两故障切断装置11和21中的内部应答命令消除。

应答时间这样来选择，即，在所需要的级联深度的情况下，在动作器和故障切断装置的各反应或激活时间之后仍保留着应答命令。对于电故障切断装置，这尤其容易实现，因为其反应时间很短，所以应答时间很少会失灵。另一方面，如果在故障切断装置内预定应答时间，则可以根据各装置的反应时间只会达到已知的级联深度。但是，应避免太大的级联深度，因为在通过故障切断按钮切断时，由于级联反应时间产生了相当大的拖延。

如果并联地设置监控接触开关16、16’、26、26’，则可得到另一个优点。如果在后面的故障切断装置21或其动作器24、24’中出现故障，则前面的故障切断装置11也不能重新接通。

Claims (18)

1、一种用于紧急切断一电器单元的保护装置(11、21)，其具有：

一接收切断信号的第一输入端，

一接收接通信号的第二输入端，该接通信号形式为接通脉冲(401)，

一用于控制电器单元(14、14’、24、24’)的输出端，

其特征在于：

一个脉冲加工装置(41)，所述脉冲加工装置(41)具有一限时元件，所述限时元件在得到接通脉冲(401)后提供一用于在一预定的时间段维持激活状态的应答命令，用于使保护装置(11、21)处于激活状态，在该状态下，当没有出现切断信号时，保护装置在接收到接通脉冲后的一个预定的时间段内是可接通的。

2、如权利要求1的保护装置，其特征在于：接通信号由一接通按钮(33)产生。

3、如权利要求1的保护装置，其特征在于：切断信号由一个可锁定的故障切断按钮(12、12’、22、22’)产生。

4、如权利要求1的保护装置，其特征在于：所述电器单元(14、14’、24、24’)为一接触器。

5、如权利要求1的保护装置，其特征在于：第一输入端、第二输入端和输出端为多通道的。

6、如权利要求1的保护装置，其特征在于：通过脉冲加工装置(41)对接通脉冲(401)的下落的侧边或两侧边进行处理，以使保护装置转为激活状态。

7、如权利要求1的保护装置，其特征在于：所述激活状态的预定的时间段至少对应于电器单元(14、14’、24、24’)和/或另一保护装置的激活时间。

8、具有多个级联的如前述任一权利要求的保护装置(11、12)的保护系统，其中多个保护装置中的一个第一保护装置(11)的输出端控制多个保护装置中的第二保护装置(21)的第一输入端。

9、如权利要求8的保护系统，其特征在于：所述多个保护装置(11、21)的第二输入端与一个共用的接通按钮(33)联接。

10、一种开关一电器单元(14、14’、24、24’)的方法，包括如下步骤：

保护装置(11、21)接收一切断信号，

保护装置(11、21)切断该电器单元(14、14’、24、24’)，

保护装置(11、21)接收一接通信号，该信号形式为一接通脉冲(401)，

保护装置(11、21)接通该电器单元(14、14’、24、24’)，

其特征在于：

保护装置(11、21)的脉冲加工装置(41)的一限时元件在得到接通脉冲(401)后提供一用于在一预定的时间段维持激活状态的应答命令，使得在接收到接通脉冲(401)后的一预定的时间段内可以接通电器单元(14、14’、24、24’)。

11、如权利要求10的方法，其特征在于：接通信号由一接通按钮(33)发出。

12、如权利要求10的方法，其特征在于：切断信号由一可锁定的故障切断按钮(12、12’、22、22’)发出。

13、如权利要求10的方法，其特征在于：电器单元(14、14’、24、24’)为一接触器。

14、如权利要求10的方法，其特征在于：多通道地接收接通和切断信号。

15、如权利要求10的方法，其特征在于：对接通脉冲(401)的下落的侧边或两侧边进行处理，以便启动预定的时间段，在该时间段内可以接通电器单元(14、14’、24、24’)。

16、如权利要求10的方法，其特征在于：用于接通电器单元(14、14’、24、24’)的时间段至少对应于电器单元(14、14’、24、24’)和/或另一保护装置的激活时间。

17、开关多个级联的保护装置(11、21)的方法，其特征在于：按照权利要求10-16中任一项的方法，借助于多个保护装置中的第一保护装置(11)接通多个保护装置中的第二保护装置(21)。

18、如权利要求17的方法，其特征在于：同时对所有的保护装置(11、21)提供接通信号。

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