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EP2053625A1 - Switching device - Google Patents

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Info

Publication number
EP2053625A1
EP2053625A1 EP07020719A EP07020719A EP2053625A1 EP 2053625 A1 EP2053625 A1 EP 2053625A1 EP 07020719 A EP07020719 A EP 07020719A EP 07020719 A EP07020719 A EP 07020719A EP 2053625 A1 EP2053625 A1 EP 2053625A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
control unit
individual
group
switching state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07020719A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Paul FRÖHLICH
Carsten Schmidt
Patrick Gehlen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to EP07020719A priority Critical patent/EP2053625A1/en
Publication of EP2053625A1 publication Critical patent/EP2053625A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits
    • H01H47/004—Monitoring or fail-safe circuits using plural redundant serial connected relay operated contacts in controlled circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10—Operating or release mechanisms
    • H01H71/1081—Modifications for selective or back-up protection; Correlation between feeder and branch circuit breaker
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H89/00—Combinations of two or more different basic types of electric switches, relays, selectors and emergency protective devices, not covered by any single one of the other main groups of this subclass
    • H01H89/06—Combination of a manual reset circuit with a contactor, i.e. the same circuit controlled by both a protective and a remote control device

Definitions

  • the present invention relates to a switching device by means of which a group of current paths is safely switchable.
  • the safety chain consists of the elements sensor for detecting the switch-off function, evaluation device for evaluating the sensor signal and actuation of actuators, which switch off the machine, the system or the machine or system part, and the actuators themselves.
  • drives In a machine or plant several drives may be present, which should be switched off individually, in groups or together in such emergencies. In normal operation, however, the drives should be able to be switched independently operatively.
  • the feedback circuit in this case comprises the actuators of the Abschaltpfades associated return contacts, which are positively guided.
  • a switching device which has a group actuator, a group of individual actuators and a safe control unit.
  • the individual actuators are connected in parallel with each other electrically, so that in each case a multi-pole load current path can be switched by means of each individual actuator.
  • the group actuator is electrically connected upstream of the parallel connection of the individual actuators, so that all load current paths can be switched together by means of the group actuator.
  • Each single actuator has main contacts and at least one feedback contact.
  • the respective load current path can be switched by means of the main contacts.
  • the group actuator also has main contacts and at least one feedback contact. By means of the main contacts of the group actuator all load current paths can be switched together.
  • the feedback contacts of the individual actuators and the group actuator are connected in series with each other, so that it is recognizable by the safe control unit on the basis of the confirmed status, whether all actuators have opened the load current paths or their respective load current path.
  • the object of the present invention is to provide a switching device which is constructed relatively simple and inexpensive and by means of which on the one hand an individual switching of the individual load current paths is possible and on the other hand, a safe shutdown of the load current paths is ensured.
  • the secure control unit is designed such that it automatically controls the individual actuators from time to time, based on the actual switching states of the feedback contacts Checks whether the individual actuators switch accordingly, and at least in the event of a fault outputs a warning message. This procedure makes it possible to detect faulty individual actuators in advance, ie before the occurrence of a safety-related shutdown signal.
  • the group actuator - analogous to the individual actuators - also main contacts and at least one feedback contact.
  • the feedback contact is individually (i.e., independent of the feedback contacts of the individual actuators) connected to the safe control unit so that the actual switching state of the group actuator can be determined by the safe control unit based on the actual switching state of the feedback contact.
  • the secure control unit is preferably designed such that it automatically controls the group actuator from time to time, using the IstschaltPark the feedback contact checks whether the group actuator switches accordingly, and at least in the event of a fault outputs a warning.
  • the secure control unit is preferably designed such that it automatically controls the group actuator from time to time, using the IstschaltPark the feedback contact checks whether the group actuator switches accordingly, and at least in the event of a fault outputs a warning.
  • the individual actuators are each designed such that their actual switching state corresponds to a current application state of a drive coil of the respective Einzelaktors with proper function.
  • the individual actuators may be designed as a contactor or as a power relay.
  • the group actuator is designed such that its actual switching state changes during proper operation of the group actuator when current is applied to a drive coil of the group actuator and at Non-admission does not change.
  • the group actuator can be designed, for example, as an electrically switchable circuit breaker or the like. Such circuit breakers are known per se.
  • the secure control unit can be designed as a software programmable device. Alternatively, the secure control unit may be designed as a hard-wired circuit.
  • the switching device prefferably designed as a modular switching device which has one module per module as a structural unit per load current path.
  • the switching device is scalable as needed (namely, according to the number of required load current paths).
  • one of the modules comprises the group actuator.
  • a switching device has a group actuator 1, a group of individual actuators 2 and a safe control unit 3.
  • the individual actuators 2 are connected in parallel to each other electrically, so that by means of each Einzelaktors 2 - by appropriate control by means of the safe control unit 3 - each have a load current path 4 is switchable.
  • the load current paths 4 are multipolar, so that each load current path 4 can, for example, switch the three phases of a three-phase network N.
  • the group actuator 1 is electrically connected upstream of the parallel connection of the individual actuators 2. Due to a corresponding activation by the safe control unit 3, all load current paths 4 can thus be jointly connected by means of the group actuator 1.
  • the safe control unit 3 other signals can be specified, for example, safety-related switch-off signals for the load current paths. 4
  • the secure control unit 3 and its structure is known as such.
  • the safe control unit 3 must in particular be fail-safe, so that individual errors of the safe control unit 3 remain without dangerous effects.
  • the safe control unit 3 may be designed as a software programmable device, in particular as fail-safe programmable logic controller (PLC) or as a secure function block.
  • PLC fail-safe programmable logic controller
  • the safe control unit 3 may be formed as a hard-wired circuit, ie as Circuit whose operation is determined by the internal interconnection of the individual components of the safe control unit 3. Programming the safe control unit 3 is neither possible nor necessary in the latter case.
  • the individual actuators 2 and their structure is known as such.
  • the individual actuators 2 according to FIG. 1 (compare in addition FIG. 4 ) Main contacts 6 and at least one feedback contact 7 on.
  • the respective load current path 4 is switchable.
  • the feedback contact 7 of this single actuator 2 is also forcibly connected.
  • the feedback contacts 7 are individually connected to the secure control unit 3.
  • the safe control unit 3 is thus able to determine the actual switching state of the respective individual actuator 2 on the basis of the actual switching state Bi of the respective feedback contact 7.
  • the actual switching state of the respective individual actuator 2 generally corresponds directly and directly to the actual switching state Bi of the respective feedback contact 7.
  • the reference symbol Bi is therefore also used for the actual switching state of the respective individual actuator 2.
  • the group actuator 1 also has the group actuator 1 main contacts 8 and at least one feedback contact 9. By means of the main contacts 8, all load current paths 4 can be switched together.
  • the feedback contact 9 is individually (ie independent of the feedback contacts 7 of the individual actuators 2) connected to the safe control unit 3.
  • the actual switching state of the group actuator 1 can thus be determined by the safe control unit 3 on the basis of the actual switching state B0 of the feedback contact 9.
  • the actual switching state of the group actuator 1 corresponds directly to the actual switching state B0 of the feedback contact 9. For this Reason is subsequently used for the actual switching state of the group actuator 1 also the reference B0.
  • the safe control unit 3 For each individual actuator 2, the safe control unit 3 is supplied with its respective desired switching state Ai.
  • the actual switching states Bi (possibly with a slight delay) follow the respective desired switching state Ai.
  • the safe control unit 3 outputs to the group actuator 1 a drive signal C0, so that the group actuator 1 remains closed. This is in the left part of FIG. 2 as shown.
  • the difference between the reaction time t2 and the switching time t1 corresponds to a waiting time T.
  • the waiting time T is determined in such a way that (with proper functioning the single actuators 2) have switched them with certainty.
  • the waiting time T is usually in the range of several milliseconds, for example between 20 and 100 ms.
  • FIG. 3 takes the safe control unit 3 in a step S1, the target switching states Ai of the individual actuators 2 against.
  • the safe control unit 3 determines the corresponding drive signals Ci for the individual actuators 2 and outputs the drive signals Ci to the individual actuators 2. Furthermore, in step S2, the safe control unit 3 controls the group actuator 1 such that its main contacts 8 are closed.
  • step S3 the safe control unit 3 receives the actual switching states Bi of the feedback contacts 7 of the individual actuators 2.
  • step S 4 the secure control unit 3 checks whether one (or more) of the individual actuators 2 has (or has) a malfunction. If this is not the case, the safe control unit 3 in the simplest embodiment returns to step S1. This embodiment is in FIG. 3 dashed lines.
  • step S5 the safe control unit 3 controls the group actuator 1 by means of the corresponding drive signal C0 in such a way that the group actuator 1 opens all load current paths 4. Then, the secure control unit 3 proceeds to a step S6 where it waits for a reset. In the case of a malfunction of one of the individual actuators 2, the safe control unit 3 furthermore generally controls all the individual actuators 2 in such a way that they open their respective load current paths 4. This is in a step S7 shown. However, step S7 is not mandatory.
  • step S8 is still available.
  • the secure control unit 3 outputs a message that an error has occurred.
  • the message is output that an error has occurred.
  • the output message preferably specifies the error that has occurred, in particular the single actuator 2 in which the error has occurred.
  • step S9 the safe control unit 3 checks whether the actual switching state B0 of the group actuator 1 corresponds to its drive signal C0. If this is not the case, the group actuator 1 is faulty. In this case, a corresponding error message is output in step S10.
  • steps S11 to S14 are present.
  • the presence of steps S11 to S14 is not absolutely necessary, but rather only optional. However, it is preferred.
  • step S11 the secure control unit 3 checks whether a check time T 'has elapsed.
  • the checking time T ' is considerably greater than the waiting time T. It can be in the range of hours, days or weeks, for example. If the checking time T 'has not elapsed, the safe control unit 3 returns to step S1. Otherwise, it executes step S12.
  • Step S15 may additionally be present.
  • Step S15 is executed if no error is detected in step S13.
  • step S15 a corresponding message is output.
  • Step S15 is optional only and therefore in FIG. 3 dashed lines.
  • the issuing of a message can be done in various ways.
  • the secure control unit 3 in electronic form a message to a higher-level device, such as a higher-level control device or a computer output.
  • the secure control unit 3 can output a message that is directly and immediately perceptible by a person.
  • the secure control unit 3 can issue a visual or audible warning message.
  • the individual actuators 2 are generally designed as a contactor or similar switching device. They therefore have a structure as described below in connection with FIG. 4 is explained in more detail.
  • Each single actuator 2 has a drive coil 10.
  • the drive coil 10 of the respective single actuator 2 is subjected to a current I, the drive coil 10 transfers an armature 11 from a rest position to an actuated position.
  • the transferring of the armature 11 from rest into the actuation position effects the switching of the main contacts 6 and the return contact 7 in a manner known per se.
  • the same structure is possible in principle as for the individual actuators 2.
  • the group actuator 1 is preferably according to FIG FIG. 5 designed.
  • the group actuator 1 also has a drive coil 13. Furthermore, however, the group actuator 1 has an exchange element 14. Each time the drive coil 13 of the group actuator 1 is again charged with a current I ', it acts on the change element 14. The change element 14 changes due to the action of the drive coil 13 once its switching state. The changed switching state reserves the change element 14, as long as the current application of the drive coil 13 is maintained. But even when the current application of the drive coil 13 of the group actuator 1 is terminated, the change element 14 maintains its changed switching state. The interchangeable element 14 only changes its switching state (again) when the drive coil 13 is again charged with the current I 'after the end of the current application.
  • the group actuator 1 is therefore designed such that its actual switching state B0 is when the group actuator 1 functions properly when the drive coil 13 is energized of the group actuator 1 changes and does not change on non-application.
  • Such actuators are known for single-phase circuits, for example under the trade name "Eltaco". It is readily possible to extend such a configuration to the switching of a plurality of main contacts 8 and at least one feedback contact 9.
  • the group actuator 1 may be combined with a power switch.
  • the switching device according to the invention can be designed as a preassembled unit. Alternatively, it is possible that the switching device is mounted on site. However, particularly preferred is an embodiment as described below in connection with FIG. 6 is explained.
  • the switching device is modular. It has, per load current path 4, in each case a module 15 embodied as a structural unit.
  • Each module 15 comprises one of the individual actuators 2 for switching the respective load current path 4 and a safe sub-control unit 16 for driving and monitoring the corresponding individual actuator 2.
  • the safe sub-control units 16 together form the safe control unit 3.
  • one of the modules 15 comprises the group actuator 1.
  • the interconnection between the modules 15 can be done manually.
  • the modules 15 have pre-assembled interfaces, so that the interconnection of the modules 15 automatically results when the modules 15 are placed on one another.

Landscapes

  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Abstract

Eine Schalteinrichtung weist einen Gruppenaktor (1), eine Gruppe von Einzelaktoren (2) und eine sichere Steuereinheit (3) auf. Die Einzelaktoren (2) sind zueinander elektrisch parallel geschaltet, so dass mittels jedes Einzelaktors (2) jeweils ein mehrpoliger Laststrompfad (4) schaltbar ist. Der Gruppenaktor (1) ist der Parallelschaltung der Einzelaktoren (2) elektrisch vorgeschaltet, so dass mittels des Gruppenaktors (1) alle Laststrompfade (4) gemeinsam schaltbar sind. Jeder Einzelaktor (2) weist Hauptkontakte (6) und mindestens einen Rückmeldekontakt (7) auf. Mittels der Hauptkontakte (6) ist der jeweilige Laststrompfad (4) schaltbar. Die Rückmeldekontakte (7) der Einzelaktoren (2) sind einzeln mit der sicheren Steuereinheit (3) verbunden, so dass von der sicheren Steuereinheit (3) anhand des Istschaltzustands (Bi) des jeweiligen Rückmeldekontakts (7) der Istschaltzustand (Bi) des jeweiligen Einzelaktors (2) ermittelbar ist. Die sichere Steuereinheit (3) weist eine Eingabeeinrichtung (5) auf, mittels derer der sicheren Steuereinheit (3) für jeden der Einzelaktoren (2) individuell ein jeweiliger Sollschaltzustand (Ai) vorgebbar ist. Die sichere Steuereinheit (3) ist derart ausgebildet, dass sie für jeden Einzelaktor (2) den jeweiligen Sollschaltzustand (Ai) entgegen nimmt und den jeweiligen Einzelaktor (2) entsprechend ansteuert, anhand des Istschaltzustands (Bi) des jeweiligen Rückmeldekontakts (7) überprüft, ob der jeweilige Einzelaktor (2) entsprechend geschaltet ist, und im Falle einer Abweichung des Istschaltzustands (Bi) des jeweiligen Einzelaktors (2) vom korrespondierenden Sollschaltzustand (Ai) den Gruppenaktor (1) ansteuert, so dass der Gruppenaktor (1) alle Laststrompfade (4) öffnet, und anderenfalls den Gruppenaktor (1) geschlossen hält.

Figure imgaf001
A switching device has a group actuator (1), a group of individual actuators (2) and a safe control unit (3). The individual actuators (2) are electrically connected in parallel to each other, so that in each case a multi-pole load current path (4) can be switched by means of each individual actuator (2). The group actuator (1) is electrically connected upstream of the parallel connection of the individual actuators (2), so that all load current paths (4) can be switched together by means of the group actuator (1). Each individual actuator (2) has main contacts (6) and at least one feedback contact (7). By means of the main contacts (6), the respective load current path (4) can be switched. The feedback contacts (7) of the individual actuators (2) are individually connected to the safe control unit (3), so that the actual switching state (Bi) of the respective Einzelaktors of the safe control unit (3) based on the Istschaltzustand (Bi) of the respective feedback contact (7) (2) can be determined. The safe control unit (3) has an input device (5), by means of which the safe control unit (3) for each of the individual actuators (2) individually a respective desired switching state (Ai) can be predetermined. The secure control unit (3) is designed such that it accepts the respective setpoint switching state (Ai) for each individual actuator (2) and correspondingly activates the respective individual actuator (2), based on the actual switching state (Bi) of the respective feedback contact (7), whether the respective individual actuator (2) is switched accordingly, and in the case of a deviation of the actual switching state (Bi) of the respective single actuator (2) from the corresponding desired switching state (Ai) the group actuator (1) drives, so that the group actuator (1) all load current paths ( 4), and otherwise keeps the group actuator (1) closed.
Figure imgaf001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung, mittels derer eine Gruppe von Strompfaden sicher schaltbar ist.The present invention relates to a switching device by means of which a group of current paths is safely switchable.

Derartige Schalteinrichtungen sind allgemein bekannt.Such switching devices are well known.

In der Sicherheitstechnik müssen Maschinen und Anlagen bzw. deren Teile, wenn von ihnen eine Gefahr ausgehen kann, auf Anforderung eines sicherheitsgerichteten Sensors sicher abgeschaltet werden können. Die Abschaltung wird hierbei von der sogenannten Sicherheitskette vorgenommen. Die Sicherheitskette besteht aus den Elementen Sensor zum Erfassen der Abschaltfunktion, Auswertungseinrichtung zum Auswerten des Sensorsignals und Ansteuern von Aktoren, welche die Maschine, die Anlage oder den Maschinen- bzw. Anlagenteil abschalten, und den Aktoren selbst.In safety technology, machines and systems or their parts, if they can pose a hazard, must be able to be switched off safely at the request of a safety-related sensor. The shutdown is done by the so-called safety chain. The safety chain consists of the elements sensor for detecting the switch-off function, evaluation device for evaluating the sensor signal and actuation of actuators, which switch off the machine, the system or the machine or system part, and the actuators themselves.

In einer Maschine bzw. Anlage können mehrere Antriebe vorhanden sein, die in derartigen Notfällen einzeln, gruppenweise oder zusammen abgeschaltet werden sollen. Im Normalbetrieb hingegen sollen die Antriebe unabhängig voneinander betriebsmäßig geschaltet werden können.In a machine or plant several drives may be present, which should be switched off individually, in groups or together in such emergencies. In normal operation, however, the drives should be able to be switched independently operatively.

Zum sicherheitsgerichteten Schalten der Antriebe ist es erforderlich, diese redundant abschalten zu können. Hierzu sind pro Abschaltpfad mindestens zwei Aktoren erforderlich, wobei bereits das Reagieren eines der Aktoren ausreichen muss, um den jeweiligen Abschaltpfad zu öffnen. Zusätzlich wird über Rückführkreise der Abschaltpfad überwacht, ob tatsächlich die Abschaltung erfolgt ist. Der Rückführkreis umfasst hierbei den Aktoren des Abschaltpfades zugeordnete Rückführkontakte, welche zwangsgeführt sind.For safety-related switching of the drives, it is necessary to be able to switch them off redundantly. For this purpose, at least two actuators are required for each shutdown path, wherein already the reacting of one of the actuators must be sufficient to open the respective shutdown path. In addition, the shutdown path is monitored via feedback circuits as to whether the shutdown has actually occurred. The feedback circuit in this case comprises the actuators of the Abschaltpfades associated return contacts, which are positively guided.

Im Stand der Technik ist eine Schalteinrichtung bekannt, die einen Gruppenaktor, eine Gruppe von Einzelaktoren und eine sichere Steuereinheit aufweist. Die Einzelaktoren sind zueinander elektrisch parallel geschaltet, so dass mittels jedes Einzelaktors jeweils ein mehrpoliger Laststrompfad schaltbar ist. Der Gruppenaktor ist der Parallelschaltung der Einzelaktoren elektrisch vorgeschaltet, so dass mittels des Gruppenaktors alle Laststrompfade gemeinsam schaltbar sind. Jeder Einzelaktor weist Hauptkontakte und mindestens einen Rückmeldekontakt auf. Mittels der Hauptkontakte ist der jeweilige Laststrompfad schaltbar. Der Gruppenaktor weist ebenfalls Hauptkontakte und mindestens einen Rückmeldekontakt auf. Mittels der Hauptkontakte des Gruppenaktors sind alle Laststrompfade gemeinsam schaltbar. Die Rückmeldekontakte der Einzelaktoren und des Gruppenaktors sind miteinander in Serie geschaltet, so dass von der sicheren Steuereinheit anhand des rückgemeldeten Zustands erkennbar ist, ob alle Aktoren die Laststrompfade bzw. ihren jeweiligen Laststrompfad geöffnet haben.In the prior art, a switching device is known which has a group actuator, a group of individual actuators and a safe control unit. The individual actuators are connected in parallel with each other electrically, so that in each case a multi-pole load current path can be switched by means of each individual actuator. The group actuator is electrically connected upstream of the parallel connection of the individual actuators, so that all load current paths can be switched together by means of the group actuator. Each single actuator has main contacts and at least one feedback contact. The respective load current path can be switched by means of the main contacts. The group actuator also has main contacts and at least one feedback contact. By means of the main contacts of the group actuator all load current paths can be switched together. The feedback contacts of the individual actuators and the group actuator are connected in series with each other, so that it is recognizable by the safe control unit on the basis of the confirmed status, whether all actuators have opened the load current paths or their respective load current path.

Im Stand der Technik ist weiterhin - beispielsweise aus der DE 100 09 498 A1 , der DE 199 48 552 A1 und der DE 199 48 632 B4 - eine Schaltanordnung bekannt, bei der ein mehrpoliger Laststrompfad mittels zweier relativ zueinander in Reihe geschalteter Aktoren sicher öffenbar ist. Hierbei ist es möglich, zum Öffnen des Laststrompfades nur einen der Aktoren anzusteuern, dessen Schaltzustand zu überwachen und den anderen Aktor nur dann anzusteuern, wenn der zuerst angesteuerte Aktor eine Fehlfunktion aufweist.In the prior art is also - for example from the DE 100 09 498 A1 , of the DE 199 48 552 A1 and the DE 199 48 632 B4 - Known a switching arrangement in which a multi-pole load current path by means of two actuators connected in series in series can be opened safely. In this case, it is possible to control only one of the actuators for opening the load current path, to monitor its switching state and to activate the other actuator only when the actuator actuated first has a malfunction.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schalteinrichtung zu schaffen, die relativ einfach und kostengünstig aufgebaut ist und mittels derer zum einen ein individuelles Schalten der einzelnen Laststrompfade möglich ist und zum anderen eine sicheres Abschalten der Laststrompfade gewährleistet ist.The object of the present invention is to provide a switching device which is constructed relatively simple and inexpensive and by means of which on the one hand an individual switching of the individual load current paths is possible and on the other hand, a safe shutdown of the load current paths is ensured.

Die Aufgabe wird durch eine Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.The object is achieved by a switching device with the features of claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims 2 to 10.

Erfindungsgemäß weist die Schalteinrichtung einen Gruppenaktor, eine Gruppe von Einzelaktoren und eine sichere Steuereinheit auf. Die Einzelaktoren sind zueinander elektrisch parallel geschaltet, so dass mittels jedes Einzelaktors jeweils ein mehrpoliger Laststrompfad schaltbar ist. Der Gruppenaktor ist der Parallelschaltung der Einzelaktoren elektrisch vorgeschaltet, so dass mittels des Gruppenaktors alle Laststrompfade gemeinsam schaltbar sind. Jeder Einzelaktor weist Hauptkontakte und mindestens einen Rückmeldekontakt auf. Mittels der Hauptkontakte ist der jeweilige Laststrompfad schaltbar. Die Rückmeldekontakte der Einzelaktoren sind einzeln mit der sicheren Steuereinheit verbunden, so dass von der sicheren Steuereinheit anhand des Istschaltzustands des jeweiligen Rückmeldekontakts der Istschaltzustand des jeweiligen Einzelaktors ermittelbar ist. Die sichere Steuereinheit weist eine Eingabeeinrichtung auf, mittels derer der sicheren Steuereinheit für jeden der Einzelaktoren individuell ein jeweiliger Sollschaltzustand vorgebbar ist. Die sichere Steuereinheit ist derart ausgebildet, dass sie

  • für jeden Einzelaktor den jeweiligen Sollschaltzustand entgegen nimmt und den jeweiligen Einzelaktor entsprechend ansteuert,
  • anhand des Istschaltzustands des jeweiligen Rückmeldekontakts überprüft, ob der jeweilige Einzelaktor entsprechend geschaltet ist, und
  • im Falle einer Abweichung des Istschaltzustands des jeweiligen Einzelaktors vom korrespondierenden Sollschaltzustand den Gruppenaktor ansteuert, so dass der Gruppenaktor alle Laststrompfade öffnet, und anderenfalls den Gruppenaktor geschlossen hält.
According to the invention, the switching device has a group actuator, a group of individual actuators and a safe control unit. The individual actuators are connected in parallel with each other electrically, so that in each case a multi-pole load current path can be switched by means of each individual actuator. The group actuator is electrically connected upstream of the parallel connection of the individual actuators, so that all load current paths can be switched together by means of the group actuator. Each single actuator has main contacts and at least one feedback contact. The respective load current path can be switched by means of the main contacts. The feedback contacts of the individual actuators are individually connected to the safe control unit so that the actual switching state of the respective individual actuator can be determined by the safe control unit on the basis of the actual switching state of the respective feedback contact. The secure control unit has an input device, by means of which the safe control unit for each of the individual actuators individually a respective desired switching state can be specified. The secure control unit is designed such that it
  • receives the respective desired switching state for each individual actuator and activates the respective individual actuator accordingly,
  • on the basis of the actual switching state of the respective feedback contact checks whether the respective individual actuator is switched accordingly, and
  • in the case of a deviation of the actual switching state of the respective single actuator from the corresponding desired switching state controls the group actuator, so that the group actuator opens all load current paths, and otherwise keeps the group actuator closed.

Vorzugsweise ist die sichere Steuereinheit derart ausgebildet, dass sie von Zeit zu Zeit selbsttätig die Einzelaktoren ansteuert, anhand der Istschaltzustände der Rückmeldekontakte überprüft, ob die Einzelaktoren entsprechend schalten, und zumindest im Fehlerfall eine Warnmeldung ausgibt. Durch diese Vorgehensweise ist es möglich, fehlerhafte Einzelaktoren vorab, also vor Eintreten eines sicherheitsgerichteten Abschaltsignals, zu erkennen.Preferably, the secure control unit is designed such that it automatically controls the individual actuators from time to time, based on the actual switching states of the feedback contacts Checks whether the individual actuators switch accordingly, and at least in the event of a fault outputs a warning message. This procedure makes it possible to detect faulty individual actuators in advance, ie before the occurrence of a safety-related shutdown signal.

Vorzugsweise weist der Gruppenaktor - analog zu den Einzelaktoren - ebenfalls Hauptkontakte und mindestens einen Rückmeldekontakt auf. Mittels der Hauptkontakte sind alle Laststrompfade gemeinsam schaltbar. Der Rückmeldekontakt ist einzeln (d. h. unabhängig von den Rückmeldekontakten der Einzelaktoren) mit der sicheren Steuereinheit verbunden, so dass von der sicheren Steuereinheit anhand des Istschaltzustands des Rückmeldekontakts der Istschaltzustand des Gruppenaktors ermittelbar ist.Preferably, the group actuator - analogous to the individual actuators - also main contacts and at least one feedback contact. By means of the main contacts all load current paths can be switched together. The feedback contact is individually (i.e., independent of the feedback contacts of the individual actuators) connected to the safe control unit so that the actual switching state of the group actuator can be determined by the safe control unit based on the actual switching state of the feedback contact.

Insbesondere bei der letztgenannten Ausgestaltung ist die sichere Steuereinheit vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie von Zeit zu Zeit selbsttätig den Gruppenaktor ansteuert, anhand des Istschaltzustands des Rückmeldekontakts überprüft, ob der Gruppenaktor entsprechend schaltet, und zumindest im Fehlerfall eine Warnmeldung ausgibt. Durch diese Vorgehensweise kann - analog zu den Einzelaktoren - eine Fehlfunktion des Gruppenaktors rechtzeitig vor Auftreten eines sicherheitsgerichteten Abschaltsignals erkannt werden.In particular, in the latter embodiment, the secure control unit is preferably designed such that it automatically controls the group actuator from time to time, using the Istschaltzustand the feedback contact checks whether the group actuator switches accordingly, and at least in the event of a fault outputs a warning. As a result of this procedure, a malfunction of the group actuator can be detected in good time prior to the occurrence of a safety-related shutdown signal, analogous to the individual actuators.

In der Regel sind die Einzelaktoren jeweils derart ausgebildet, dass ihr Istschaltzustand bei ordnungsgemäßer Funktion mit einem Strombeaufschlagungszustand einer Antriebsspule des jeweiligen Einzelaktors korrespondiert. Beispielsweise können die Einzelaktoren als Schütz oder als Leistungsrelais ausgebildet sein.In general, the individual actuators are each designed such that their actual switching state corresponds to a current application state of a drive coil of the respective Einzelaktors with proper function. For example, the individual actuators may be designed as a contactor or as a power relay.

Die zuletzt genannte Ausgestaltung ist auch für den Gruppenaktor möglich. Vorzugsweise jedoch ist der Gruppenaktor derart ausgebildet, dass sein Istschaltzustand sich bei ordnungsgemäßer Funktion des Gruppenaktors bei Strombeaufschlagung einer Antriebsspule des Gruppenaktors ändert und bei Nichtbeaufschlagung nicht ändert. Der Gruppenaktor kann beispielsweise als elektrisch schaltbarer Leistungsschalter oder dergleichen ausgebildet sein. Derartige Leistungsschalter sind an sich bekannt.The last-mentioned embodiment is also possible for the group actuator. Preferably, however, the group actuator is designed such that its actual switching state changes during proper operation of the group actuator when current is applied to a drive coil of the group actuator and at Non-admission does not change. The group actuator can be designed, for example, as an electrically switchable circuit breaker or the like. Such circuit breakers are known per se.

Die sichere Steuereinheit kann als softwareprogrammierbare Einrichtung ausgebildet sein. Alternativ kann die sichere Steuereinheit als fest verdrahtete Schaltung ausgebildet sein.The secure control unit can be designed as a software programmable device. Alternatively, the secure control unit may be designed as a hard-wired circuit.

Es ist möglich, dass die Schalteinrichtung als modular aufgebaute Schalteinrichtung ausgebildet ist, die pro Laststrompfad jeweils ein als Baueinheit ausgebildetes Modul aufweist. In diesem Fall ist die Schalteinrichtung nach Bedarf (nämlich entsprechend der Anzahl an erforderlichen Laststrompfaden) skalierbar.It is possible for the switching device to be designed as a modular switching device which has one module per module as a structural unit per load current path. In this case, the switching device is scalable as needed (namely, according to the number of required load current paths).

Im Falle der letztgenannten Ausgestaltung umfasst vorzugsweise eines der Module den Gruppenaktor.In the case of the latter embodiment, preferably one of the modules comprises the group actuator.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:

FIG 1
ein Übersichtsschaltbild einer Schalteinrichtung,
FIG 2
ein Zeitdiagramm,
FIG 3
ein Ablaufdiagramm,
FIG 4
schematisch einen Einzelaktor,
FIG 5
schematisch einen Gruppenaktor und
FIG 6
schematisch einen möglichen konstruktiven Aufbau der Schalteinrichtung von FIG 1.
Further advantages and details will become apparent from the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawings. In a schematic representation:
FIG. 1
an overview diagram of a switching device,
FIG. 2
a time diagram,
FIG. 3
a flow chart,
FIG. 4
schematically a single actuator,
FIG. 5
schematically a group actuator and
FIG. 6
schematically a possible structural design of the switching device of FIG. 1 ,

In Verbindung mit FIG 1 wird zunächst der Aufbau der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung erläutert. In Verbindung mit FIG 2 wird sodann deren Funktionsweise erläutert.Combined with FIG. 1 First, the structure of the switching device according to the invention will be explained. Combined with FIG. 2 Then its operation is explained.

Gemäß FIG 1 weist eine Schalteinrichtung einen Gruppenaktor 1, eine Gruppe von Einzelaktoren 2 und eine sichere Steuereinheit 3 auf. Die Einzelaktoren 2 sind zueinander elektrisch parallel geschaltet, so dass mittels jedes Einzelaktors 2 - durch entsprechende Ansteuerung mittels der sicheren Steuereinheit 3 - jeweils ein Laststrompfad 4 schaltbar ist. Die Laststrompfade 4 sind hierbei mehrpolig, so dass jeder Laststrompfad 4 beispielsweise die drei Phasen eines Drehstromnetzes N schalten kann.According to FIG. 1 For example, a switching device has a group actuator 1, a group of individual actuators 2 and a safe control unit 3. The individual actuators 2 are connected in parallel to each other electrically, so that by means of each Einzelaktors 2 - by appropriate control by means of the safe control unit 3 - each have a load current path 4 is switchable. In this case, the load current paths 4 are multipolar, so that each load current path 4 can, for example, switch the three phases of a three-phase network N.

Der Gruppenaktor 1 ist der Parallelschaltung der Einzelaktoren 2 elektrisch vorgeschaltet. Auf Grund einer entsprechenden Ansteuerung durch die sichere Steuereinheit 3 sind somit mittels des Gruppenaktors 1 alle Laststrompfade 4 gemeinsam schaltbar.The group actuator 1 is electrically connected upstream of the parallel connection of the individual actuators 2. Due to a corresponding activation by the safe control unit 3, all load current paths 4 can thus be jointly connected by means of the group actuator 1.

Die sichere Steuereinheit 3 steuert, wie bereits erwähnt, die Einzelaktoren 2 und den Gruppenaktor 1. Sie weist eine Eingabeeinrichtung 5 auf, mittels derer der sicheren Steuereinheit 3 für jeden der Einzelaktoren 2 individuell ein jeweiliger Sollschaltzustand Ai (i = 1, 2, ...) vorgebbar ist. Gegebenenfalls können der sicheren Steuereinheit 3 auch andere Signale vorgebbar sein, beispielsweise sicherheitsgerichtete Abschaltsignale für die Laststrompfade 4.The safe control unit 3 controls, as already mentioned, the individual actuators 2 and the group actuator 1. It has an input device 5, by means of which the safe control unit 3 for each of the individual actuators 2 individually a respective desired switching state Ai (i = 1, 2, .. .) can be specified. Optionally, the safe control unit 3, other signals can be specified, for example, safety-related switch-off signals for the load current paths. 4

Die sichere Steuereinheit 3 und ihr Aufbau ist als solcher bekannt. Die sichere Steuereinheit 3 muss insbesondere fehlersicher sein, so dass Einzelfehler der sicheren Steuereinheit 3 ohne gefährliche Auswirkungen bleiben. Beispielsweise kann die sichere Steuereinheit 3 als softwareprogrammierbare Einrichtung ausgebildet sein, insbesondere als fehlersichere speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder als sicherer Funktionsbaustein. Alternativ kann die sichere Steuereinheit 3 als fest verdrahtete Schaltung ausgebildet sein, also als Schaltung, deren Funktionsweise durch die interne Verschaltung der einzelnen Komponenten der sicheren Steuereinheit 3 festgelegt ist. Eine Programmierung der sicheren Steuereinheit 3 ist in dem letztgenannten Fall weder möglich noch erforderlich.The secure control unit 3 and its structure is known as such. The safe control unit 3 must in particular be fail-safe, so that individual errors of the safe control unit 3 remain without dangerous effects. For example, the safe control unit 3 may be designed as a software programmable device, in particular as fail-safe programmable logic controller (PLC) or as a secure function block. Alternatively, the safe control unit 3 may be formed as a hard-wired circuit, ie as Circuit whose operation is determined by the internal interconnection of the individual components of the safe control unit 3. Programming the safe control unit 3 is neither possible nor necessary in the latter case.

Auch die Einzelaktoren 2 und deren Aufbau ist als solcher bekannt. Insbesondere weisen die Einzelaktoren 2 gemäß FIG 1 (vergleiche ergänzend FIG 4) Hauptkontakte 6 und mindestens einen Rückmeldekontakt 7 auf. Mittels der Hauptkontakte 6 des jeweiligen Einzelaktors 2 ist der jeweilige Laststrompfad 4 schaltbar. Beim Schalten des jeweiligen Einzelaktors 2 wird weiterhin der Rückmeldekontakt 7 dieses Einzelaktors 2 zwangsweise mitgeschaltet. Die Rückmeldekontakte 7 sind einzeln mit der sicheren Steuereinheit 3 verbunden. Der sicheren Steuereinheit 3 werden somit Istschaltzustände Bi (i = 1, 2, ...) der Rückmeldekontakte 7 der Einzelaktoren 2 zugeführt. Die sichere Steuereinheit 3 ist somit in der Lage, anhand des Istschaltzustands Bi des jeweiligen Rückmeldekontakts 7 den Istschaltzustand des jeweiligen Einzelaktors 2 zu ermitteln. Insbesondere korrespondiert der Istschaltzustand des jeweiligen Einzelaktors 2 in der Regel direkt und unmittelbar mit dem Istschaltzustand Bi des jeweiligen Rückmeldekontakts 7. Nachfolgend wird daher für den Istschaltzustand des jeweiligen Einzelaktors 2 ebenfalls das Bezugszeichen Bi verwendet.The individual actuators 2 and their structure is known as such. In particular, the individual actuators 2 according to FIG. 1 (compare in addition FIG. 4 ) Main contacts 6 and at least one feedback contact 7 on. By means of the main contacts 6 of the respective single actuator 2, the respective load current path 4 is switchable. When switching the respective single actuator 2, the feedback contact 7 of this single actuator 2 is also forcibly connected. The feedback contacts 7 are individually connected to the secure control unit 3. The safe control unit 3 are thus actual switching states Bi (i = 1, 2, ...) of the feedback contacts 7 of the single actuators 2 supplied. The safe control unit 3 is thus able to determine the actual switching state of the respective individual actuator 2 on the basis of the actual switching state Bi of the respective feedback contact 7. In particular, the actual switching state of the respective individual actuator 2 generally corresponds directly and directly to the actual switching state Bi of the respective feedback contact 7. Subsequently, the reference symbol Bi is therefore also used for the actual switching state of the respective individual actuator 2.

In der Regel (vergleiche ergänzend FIG 5) weist auch der Gruppenaktor 1 Hauptkontakte 8 und mindestens einen Rückmeldekontakt 9 auf. Mittels der Hauptkontakte 8 sind alle Laststrompfade 4 gemeinsam schaltbar. Der Rückmeldekontakt 9 ist einzeln (also unabhängig von den Rückmeldekontakten 7 der Einzelaktoren 2) mit der sicheren Steuereinheit 3 verbunden. Von der sicheren Steuereinheit 3 ist somit anhand des Istschaltzustands B0 des Rückmeldekontakts 9 der Istschaltzustand des Gruppenaktors 1 ermittelbar. In der Regel korrespondiert der Istschaltzustand des Gruppenaktors 1 direkt mit dem Istschaltzustand B0 des Rückmeldekontakts 9. Aus diesem Grund wird nachfolgend für den Istschaltzustand des Gruppenaktors 1 ebenfalls das Bezugszeichen B0 verwendet.As a rule (see supplementary FIG. 5 ) also has the group actuator 1 main contacts 8 and at least one feedback contact 9. By means of the main contacts 8, all load current paths 4 can be switched together. The feedback contact 9 is individually (ie independent of the feedback contacts 7 of the individual actuators 2) connected to the safe control unit 3. The actual switching state of the group actuator 1 can thus be determined by the safe control unit 3 on the basis of the actual switching state B0 of the feedback contact 9. As a rule, the actual switching state of the group actuator 1 corresponds directly to the actual switching state B0 of the feedback contact 9. For this Reason is subsequently used for the actual switching state of the group actuator 1 also the reference B0.

Gemäß FIG 2 wird der sicheren Steuereinheit 3 für jeden Einzelaktor 2 dessen jeweiliger Sollschaltzustand Ai zugeführt. Die sichere Steuereinheit 3 nimmt den jeweiligen Sollschaltzustand Ai entgegen und gibt ein entsprechendes Ansteuersignal Ci (i = 1, 2, ...) an den jeweiligen Einzelaktor 2 aus. Solange die Einzelaktoren 2 ordnungsgemäß funktionieren, folgen die Istschaltzustände Bi (gegebenenfalls mit geringfügiger Verzögerung) dem jeweiligen Sollschaltzustand Ai. Solange die Istschaltzustände Bi der Einzelaktoren 2 ihren korrespondierenden Sollschaltzuständen Ai folgen, gibt die sichere Steuereinheit 3 an den Gruppenaktor 1 ein Ansteuersignal C0 aus, so dass der Gruppenaktor 1 geschlossen bleibt. Dies ist im linken Teil von FIG 2 so dargestellt.According to FIG. 2 For each individual actuator 2, the safe control unit 3 is supplied with its respective desired switching state Ai. The safe control unit 3 receives the respective target switching state Ai and outputs a corresponding control signal Ci (i = 1, 2,...) To the respective single actuator 2. As long as the individual actuators 2 function properly, the actual switching states Bi (possibly with a slight delay) follow the respective desired switching state Ai. As long as the actual switching states Bi of the individual actuators 2 follow their corresponding set switching states Ai, the safe control unit 3 outputs to the group actuator 1 a drive signal C0, so that the group actuator 1 remains closed. This is in the left part of FIG. 2 as shown.

Es sei nun angenommen, dass zu einem Fehlerzeitpunkt t0 bei einem der Einzelaktoren 2 ein Fehler auftritt, beispielsweise dessen Hauptkontakte 6 verschweißen. Dieser Einzelaktor 2 ist somit fehlerhaft geworden. Der Fehler bleibt jedoch zunächst verborgen. Erst wenn zu einem (zeitlich nach dem Fehlerzeitpunkt t0 liegenden) Umschaltzeitpunkt t1 der betreffende Einzelaktor 2 seinen Laststrompfad 4 öffnen soll, wird dies durch die sichere Steuereinheit 3 bemerkt. Denn die sichere Steuereinheit 3 überprüft anhand des Istschaltzustands Bi des jeweiligen Rückmeldekontakts 7, ob der jeweilige Einzelaktor 2 entsprechend seinem Sollschaltzustand Ai geschaltet ist. Da dies ab dem Umschaltzeitpunkt t1 nicht mehr der Fall ist, wertet die sichere Steuereinheit 3 dieses Verhalten des betreffenden Einzelaktors 2 ab einem Reaktionszeitpunkt t2 als fehlerhaft. Sie steuert daraufhin den Gruppenaktor 1 an, so dass der Gruppenaktor 1 alle Laststrompfade 4 öffnet. Dies ist im rechten Teil von FIG 2 so dargestellt.It is now assumed that at an error time t0 in one of the individual actuators 2 an error occurs, for example, weld its main contacts 6. This single actuator 2 has thus become faulty. The error remains hidden, however. Only when at a (time after the time of error t0 lying) switching time t1 of the individual actuator 2 is to open its load current path 4, this is noticed by the secure control unit 3. Because the safe control unit 3 checks on the basis of the actual switching state Bi of the respective feedback contact 7, whether the respective single actuator 2 is switched according to its desired switching state Ai. Since this is no longer the case from the switching time t1, the safe control unit 3 evaluates this behavior of the individual actuator 2 in question from a reaction time t2 as faulty. It then controls the group actuator 1, so that the group actuator 1 opens all load current paths 4. This is in the right part of FIG. 2 as shown.

Die Differenz des Reaktionszeitpunkts t2 und des Umschaltzeitpunkte t1 entspricht einer Wartezeit T. Die Wartezeit T ist derart bestimmt, dass (bei ordnungsgemäßem Funktionieren der Einzelaktoren 2) diese mit Sicherheit umgeschaltet haben. Die Wartezeit T liegt in der Regel im Bereich etlicher Millisekunden, beispielsweise zwischen 20 und 100 ms.The difference between the reaction time t2 and the switching time t1 corresponds to a waiting time T. The waiting time T is determined in such a way that (with proper functioning the single actuators 2) have switched them with certainty. The waiting time T is usually in the range of several milliseconds, for example between 20 and 100 ms.

Es ist möglich, die obenstehend in Verbindung mit FIG 2 beschriebene Vorgehensweise stets und ausschließlich auszuführen. Vorzugsweise ist die Vorgehensweise von FIG 2 jedoch in einen größeren Rahmen eingebettet. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit FIG 3 näher erläutert.It is possible to use the above in conjunction with FIG. 2 always and exclusively execute the described procedure. Preferably, the procedure of FIG. 2 but embedded in a larger frame. This will be described below in connection with FIG. 3 explained in more detail.

Gemäß FIG 3 nimmt die sichere Steuereinheit 3 in einem Schritt S1 die Sollschaltzustände Ai der Einzelaktoren 2 entgegen. In einem Schritt S2 ermittelt die sichere Steuereinheit 3 die korrespondierenden Ansteuersignale Ci für die Einzelaktoren 2 und gibt die Ansteuersignale Ci an die Einzelaktoren 2 aus. Weiterhin steuert die sichere Steuereinheit 3 im Schritt S2 den Gruppenaktor 1 derart an, dass dessen Hauptkontakte 8 geschlossen sind.According to FIG. 3 takes the safe control unit 3 in a step S1, the target switching states Ai of the individual actuators 2 against. In a step S2, the safe control unit 3 determines the corresponding drive signals Ci for the individual actuators 2 and outputs the drive signals Ci to the individual actuators 2. Furthermore, in step S2, the safe control unit 3 controls the group actuator 1 such that its main contacts 8 are closed.

In einem Schritt S3 nimmt die sichere Steuereinheit 3 die Istschaltzustände Bi der Rückmeldekontakte 7 der Einzelaktoren 2 entgegen. In einem Schritt S4 prüft die sichere Steuereinheit 3, ob einer (oder mehrere) der Einzelaktoren 2 eine Fehlfunktion aufweist (bzw. aufweisen). Wenn dies nicht der Fall ist, geht die sichere Steuereinheit 3 in der einfachsten Ausgestaltung zum Schritt S1 zurück. Diese Ausgestaltung ist in FIG 3 gestrichelt eingezeichnet.In a step S3, the safe control unit 3 receives the actual switching states Bi of the feedback contacts 7 of the individual actuators 2. In a step S 4, the secure control unit 3 checks whether one (or more) of the individual actuators 2 has (or has) a malfunction. If this is not the case, the safe control unit 3 in the simplest embodiment returns to step S1. This embodiment is in FIG. 3 dashed lines.

Wenn ein Fehler erkannt wurde, geht die sichere Steuereinheit 3 zu einem Schritt S5 über. Im Schritt S5 steuert die sichere Steuereinheit 3 den Gruppenaktor 1 mittels des entsprechenden Ansteuersignals C0 derart an, dass der Gruppenaktor 1 alle Laststrompfade 4 öffnet. Sodann geht die sichere Steuereinheit 3 zu einem Schritt S6 über, in dem sie einen Reset abwartet. Meist steuert im Falle einer Fehlfunktion eines der Einzelaktoren 2 weiterhin die sichere Steuereinheit 3 zusätzlich alle Einzelaktoren 2 derart an, dass diese ihren jeweiligen Laststrompfad 4 öffnen. Dies ist in einem Schritt S7 dargestellt. Der Schritt S7 ist jedoch nicht zwingend erforderlich.If an error has been detected, the secure control unit 3 proceeds to a step S5. In step S5, the safe control unit 3 controls the group actuator 1 by means of the corresponding drive signal C0 in such a way that the group actuator 1 opens all load current paths 4. Then, the secure control unit 3 proceeds to a step S6 where it waits for a reset. In the case of a malfunction of one of the individual actuators 2, the safe control unit 3 furthermore generally controls all the individual actuators 2 in such a way that they open their respective load current paths 4. This is in a step S7 shown. However, step S7 is not mandatory.

In aller Regel ist weiterhin ein Schritt S8 vorhanden. Im Schritt S8 gibt die sichere Steuereinheit 3 eine Meldung aus, dass ein Fehler aufgetreten ist. Im einfachsten Fall wird ohne nähere Spezifizierung nur die Meldung ausgegeben, dass ein Fehler aufgetreten ist. Vorzugsweise spezifiziert die ausgegebene Meldung jedoch den aufgetretenen Fehler, insbesondere den Einzelaktor 2, bei dem der Fehler aufgetreten ist.As a rule, a step S8 is still available. In step S8, the secure control unit 3 outputs a message that an error has occurred. In the simplest case, without further specification, only the message is output that an error has occurred. However, the output message preferably specifies the error that has occurred, in particular the single actuator 2 in which the error has occurred.

Vorzugsweise sind weiterhin Schritte S9 und S10 vorhanden. Im Schritt S9 prüft die sichere Steuereinheit 3, ob der Istschaltzustand B0 des Gruppenaktors 1 mit dessen Ansteuersignal C0 korrespondiert. Wenn dies nicht der Fall ist, ist der Gruppenaktor 1 fehlerhaft. In diesem Fall wird im Schritt S10 eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben.Preferably, further steps S9 and S10 are present. In step S9, the safe control unit 3 checks whether the actual switching state B0 of the group actuator 1 corresponds to its drive signal C0. If this is not the case, the group actuator 1 is faulty. In this case, a corresponding error message is output in step S10.

In der Ausgestaltung gemäß FIG 3 sind weiterhin Schritte S11 bis S14 vorhanden. Das Vorhandensein der Schritte S11 bis S14 ist zwar nicht zwingend erforderlich, sondern vielmehr nur optional. Es ist jedoch bevorzugt.In the embodiment according to FIG. 3 Furthermore, steps S11 to S14 are present. The presence of steps S11 to S14 is not absolutely necessary, but rather only optional. However, it is preferred.

Im Schritt S11 prüft die sichere Steuereinheit 3, ob eine Überprüfungszeit T' abgelaufen ist. Die Überprüfungszeit T' ist hierbei erheblich größer als die Wartezeit T. Sie kann beispielsweise im Bereich von Stunden, Tagen oder Wochen liegen. Wenn die Überprüfungszeit T' nicht abgelaufen ist, geht die sichere Steuereinheit 3 zum Schritt S1 zurück. Anderenfalls führt sie den Schritt S12 aus.In step S11, the secure control unit 3 checks whether a check time T 'has elapsed. The checking time T 'is considerably greater than the waiting time T. It can be in the range of hours, days or weeks, for example. If the checking time T 'has not elapsed, the safe control unit 3 returns to step S1. Otherwise, it executes step S12.

Im Schritt S12 setzt die sichere Steuereinheit 3 zum einen einen Timer zurück, mittels dessen der Ablauf der Überprüfungszeit T' erkannt werden kann. Weiterhin steuert die sichere Steuereinheit 3 im Rahmen des Schrittes S12 einzeln, gemeinsam oder gruppenweise die Einzelaktoren 2 und den Gruppenaktor 1 an und erfasst deren korrespondierende Istschaltzustände Bi (i= 0, 1, 2, ...). Anhand der Istschaltzustände Bi überprüft die sichere Steuereinheit 3 im Schritt S13, ob der Gruppenaktor 1 und die Einzelaktoren 2 entsprechend schalten. Wenn ein Fehlerfall auftritt, führt die sichere Steuereinheit 3 den Schritt S14 aus, in dem sie eine entsprechende Warnmeldung ausgibt. Vom Schritt S14 aus kann die sichere Steuereinheit 3 alternativ zum Schritt S6 übergehen (in FIG 3 gestrichelt eingezeichnet) oder zum Schritt S1 zurückgehen (in FIG 3 mit durchgezogener Linie eingezeichnet).In step S12, the safe control unit 3, on the one hand, resets a timer by means of which the expiry of the checking time T 'can be detected. Furthermore, as part of step S12, the safe control unit 3 individually, jointly or in groups controls the individual actuators 2 and the group actuator 1 and detects their corresponding actual switching states Bi (i = 0, 1, 2,...). Based on the actual switching states Bi checks the safe control unit 3 in step S13 whether the group actuator 1 and the individual actuators 2 switch accordingly. If an error occurs, the secure control unit 3 executes step S14 in which it outputs a corresponding warning message. From step S14, the secure control unit 3 may alternatively proceed to step S6 (in FIG FIG. 3 dashed lines) or go back to step S1 (in FIG. 3 marked with a solid line).

Gegebenenfalls kann zusätzlich ein Schritt S15 vorhanden sein. Der Schritt S15 wird ausgeführt, wenn im Schritt S13 kein Fehler erkannt wurde. Im Schritt S15 wird eine entsprechende Meldung ausgegeben. Der Schritt S15 ist nur optional und daher in FIG 3 gestrichelt eingezeichnet.Optionally, a step S15 may additionally be present. Step S15 is executed if no error is detected in step S13. In step S15, a corresponding message is output. Step S15 is optional only and therefore in FIG. 3 dashed lines.

Das Ausgeben einer Meldung (vergleiche die Schritte S6, S10, S14 und S15) kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann die sichere Steuereinheit 3 in elektronischer Form eine Meldung an eine übergeordnete Einrichtung, beispielsweise eine übergeordnete Steuereinrichtung oder einen Rechner, ausgeben. Alternativ oder zusätzlich kann die sichere Steuereinheit 3 eine Meldung ausgeben, die von einer Person direkt und unmittelbar wahrnehmbar ist. Beispielsweise kann die sichere Steuereinheit 3 eine optische oder akustische Warnmeldung ausgeben.The issuing of a message (compare steps S6, S10, S14 and S15) can be done in various ways. For example, the secure control unit 3 in electronic form a message to a higher-level device, such as a higher-level control device or a computer output. Alternatively or additionally, the secure control unit 3 can output a message that is directly and immediately perceptible by a person. For example, the secure control unit 3 can issue a visual or audible warning message.

Wie bereits erwähnt, sind die Einzelaktoren 2 in der Regel als Schütz oder ähnliches Schaltgerät ausgebildet. Sie weisen daher einen Aufbau auf, wie er nachfolgend in Verbindung mit FIG 4 näher erläutert wird.As already mentioned, the individual actuators 2 are generally designed as a contactor or similar switching device. They therefore have a structure as described below in connection with FIG. 4 is explained in more detail.

Gemäß FIG 4 weist jeder Einzelaktor 2 eine Antriebsspule 10 auf. Wenn die Antriebsspule 10 des jeweiligen Einzelaktors 2 mit einem Strom I beaufschlagt wird, überführt die Antriebsspule 10 einen Anker 11 von einer Ruhestellung in eine Betätigungsstellung. Das Überführen des Ankers 11 von der Ruhein die Betätigungsstellung bewirkt in an sich bekannter Weise das Schalten der Hauptkontakte 6 und des Rückmeldekontakts 7.According to FIG. 4 Each single actuator 2 has a drive coil 10. When the drive coil 10 of the respective single actuator 2 is subjected to a current I, the drive coil 10 transfers an armature 11 from a rest position to an actuated position. The transferring of the armature 11 from rest into the actuation position effects the switching of the main contacts 6 and the return contact 7 in a manner known per se.

Wenn der Strom I, mit dem die Antriebsspule 10 beaufschlagt wird, abgeschaltet wird, fallen die Hauptkontakte 6 wieder ab und auch der Rückmeldekontakt 7 wird zurück geschaltet. Das Überführen des Ankers 11 in seine Ruhestellung erfolgt hierbei mittels einer Rückstellfeder 12. Die Einzelaktoren 2 sind somit jeweils derart ausgebildet, dass ihr Istschaltzustand Bi bei ordnungsgemäßer Funktion des jeweiligen Einzelaktors 2 mit einem Strombeaufschlagungszustand der Antriebsspule 10 des jeweiligen Einzelaktors 2 korrespondiert. Der Strombeaufschlagungszustand der jeweiligen Antriebsspule 10 korrespondiert hierbei (ordnungsgemäßes Funktionieren vorausgesetzt) mit dem Ansteuersignal Ci des jeweiligen Einzelaktors 2. Auch hier wird daher für den Strombeaufschlagungszustand das Bezugszeichen Ci verwendet.If the current I, with which the drive coil 10 is acted upon, is turned off, the main contacts 6 fall off again and also the feedback contact 7 is switched back. The transfer of the armature 11 in its rest position takes place here by means of a return spring 12. The individual actuators 2 are thus each designed such that their Istschaltzustand Bi corresponds to a current application state of the drive coil 10 of the respective Einzelaktors 2 with proper function of the respective Einzelaktors. The Stromeaufeaufungszustand the respective drive coil 10 corresponds here (assuming proper functioning) with the drive signal Ci of the respective Einzelaktors 2. Again, therefore, the reference character Ci is used for the current application state.

Für den Gruppenaktor 1 ist prinzipiell der gleiche Aufbau möglich wie für die Einzelaktoren 2. Vorzugsweise ist der Gruppenaktor 1 jedoch gemäß FIG 5 ausgestaltet.For the group actuator 1, the same structure is possible in principle as for the individual actuators 2. However, the group actuator 1 is preferably according to FIG FIG. 5 designed.

Gemäß FIG 5 weist der Gruppenaktor 1 ebenfalls eine Antriebsspule 13 auf. Weiterhin weist der Gruppenaktor 1 jedoch ein Wechselelement 14 auf. Jedes Mal, wenn die Antriebsspule 13 des Gruppenaktors 1 erneut mit einem Strom I' beaufschlagt wird, wirkt sie auf das Wechselelement 14. Das Wechselelement 14 ändert auf Grund der Einwirkung der Antriebsspule 13 einmalig seinen Schaltzustand. Den geänderten Schaltzustand behält das Wechselelement 14 bei, solange die Strombeaufschlagung der Antriebsspule 13 aufrecht erhalten bleibt. Aber auch, wenn die Strombeaufschlagung der Antriebsspule 13 des Gruppenaktors 1 beendet wird, behält das Wechselelement 14 seinen geänderten Schaltzustand bei. Das Wechselelement 14 wechselt erst dann (erneut) seinen Schaltzustand, wenn die Antriebsspule 13 nach dem Beenden der Strombeaufschlagung erneut mit dem Strom I' beaufschlagt wird.According to FIG. 5 the group actuator 1 also has a drive coil 13. Furthermore, however, the group actuator 1 has an exchange element 14. Each time the drive coil 13 of the group actuator 1 is again charged with a current I ', it acts on the change element 14. The change element 14 changes due to the action of the drive coil 13 once its switching state. The changed switching state reserves the change element 14, as long as the current application of the drive coil 13 is maintained. But even when the current application of the drive coil 13 of the group actuator 1 is terminated, the change element 14 maintains its changed switching state. The interchangeable element 14 only changes its switching state (again) when the drive coil 13 is again charged with the current I 'after the end of the current application.

Der Gruppenaktor 1 ist daher derart ausgebildet, dass sein Istschaltzustand B0 sich bei ordnungsgemäßer Funktion des Gruppenaktors 1 bei Strombeaufschlagung der Antriebsspule 13 des Gruppenaktors 1 ändert und bei Nichtbeaufschlagung nicht ändert. Derartige Aktoren sind für einphasige Schaltungen beispielsweise unter dem Handelsnamen "Eltaco" bekannt. Es ist ohne weiteres möglich, eine derartige Ausgestaltung auf das Schalten mehrerer Hauptkontakte 8 sowie mindestens eines Rückmeldekontakts 9 zu erweitern. Gegebenenfalls kann der Gruppenaktor 1 hierbei mit einem Leistungsschalter kombiniert sein.The group actuator 1 is therefore designed such that its actual switching state B0 is when the group actuator 1 functions properly when the drive coil 13 is energized of the group actuator 1 changes and does not change on non-application. Such actuators are known for single-phase circuits, for example under the trade name "Eltaco". It is readily possible to extend such a configuration to the switching of a plurality of main contacts 8 and at least one feedback contact 9. Optionally, the group actuator 1 may be combined with a power switch.

Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung kann als vormontierte Einheit ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, dass die Schalteinrichtung vor Ort montiert wird. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausgestaltung, wie sie nachfolgend in Verbindung mit FIG 6 erläutert wird.The switching device according to the invention can be designed as a preassembled unit. Alternatively, it is possible that the switching device is mounted on site. However, particularly preferred is an embodiment as described below in connection with FIG. 6 is explained.

Gemäß FIG 6 ist die Schalteinrichtung modular aufgebaut. Sie weist pro Laststrompfad 4 jeweils ein als Baueinheit ausgebildetes Modul 15 auf. Jedes Modul 15 umfasst einen der Einzelaktoren 2 zum Schalten des jeweiligen Laststrompfades 4 sowie eine sichere Teilsteuereinheit 16 zum Ansteuern und Überwachen des entsprechenden Einzelaktors 2. Die sicheren Teilsteuereinheiten 16 bilden zusammen die sichere Steuereinheit 3.According to FIG. 6 the switching device is modular. It has, per load current path 4, in each case a module 15 embodied as a structural unit. Each module 15 comprises one of the individual actuators 2 for switching the respective load current path 4 and a safe sub-control unit 16 for driving and monitoring the corresponding individual actuator 2. The safe sub-control units 16 together form the safe control unit 3.

Vorzugsweise umfasst eines der Module 15 den Gruppenaktor 1.Preferably, one of the modules 15 comprises the group actuator 1.

Die Verschaltung zwischen den Modulen 15 kann manuell erfolgen. Vorzugsweise jedoch weisen die Module 15 vorkonfektionierte Schnittstellen auf, so dass sich beim aneinander Ansetzen der Module 15 die Verschaltung der Module 15 automatisch ergibt.The interconnection between the modules 15 can be done manually. Preferably, however, the modules 15 have pre-assembled interfaces, so that the interconnection of the modules 15 automatically results when the modules 15 are placed on one another.

Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.The above description is only for explanation of the present invention. The scope of the present invention, however, is intended to be determined solely by the appended claims.

Claims (10)

Schalteinrichtung, die einen Gruppenaktor (1), eine Gruppe von Einzelaktoren (2) und eine sichere Steuereinheit (3) aufweist, - wobei die Einzelaktoren (2) zueinander elektrisch parallel geschaltet sind, so dass mittels jedes Einzelaktors (2) jeweils ein mehrpoliger Laststrompfad (4) schaltbar ist, - wobei der Gruppenaktor (1) der Parallelschaltung der Einzelaktoren (2) elektrisch vorgeschaltet ist, so dass mittels des Gruppenaktors (1) alle Laststrompfade (4) gemeinsam schaltbar sind, - wobei jeder Einzelaktor (2) Hauptkontakte (6) und mindestens einen Rückmeldekontakt (7) aufweist, - wobei mittels der Hauptkontakte (6) der jeweilige Laststrompfad (4) schaltbar ist, - wobei die Rückmeldekontakte (7) der Einzelaktoren (2) einzeln mit der sicheren Steuereinheit (3) verbunden sind, so dass von der sicheren Steuereinheit (3) anhand des Istschaltzustands (Bi) des jeweiligen Rückmeldekontakts (7) der Istschaltzustand (Bi) des jeweiligen Einzelaktors (2) ermittelbar ist, - wobei die sichere Steuereinheit (3) eine Eingabeeinrichtung (5) aufweist, mittels derer der sicheren Steuereinheit (3) für jeden der Einzelaktoren (2) individuell ein jeweiliger Sollschaltzustand (Ai) vorgebbar ist, - wobei die sichere Steuereinheit (3) derart ausgebildet ist, dass sie -- für jeden Einzelaktor (2) den jeweiligen Sollschaltzustand (Ai) entgegen nimmt und den jeweiligen Einzelaktor (2) entsprechend ansteuert, -- anhand des Istschaltzustands (Bi) des jeweiligen Rückmeldekontakts (7) überprüft, ob der jeweilige Einzelaktor (2) entsprechend geschaltet ist, und -- im Falle einer Abweichung des Istschaltzustands (Bi) des jeweiligen Einzelaktors (2) vom korrespondierenden Sollschaltzustand (Ai) den Gruppenaktor (1) ansteuert, so dass der Gruppenaktor (1) alle Laststrompfade (4) öffnet, und anderenfalls den Gruppenaktor (1) geschlossen hält. Switching device comprising a group actuator (1), a group of individual actuators (2) and a safe control unit (3), - Wherein the individual actuators (2) are connected in parallel to each other electrically, so that by means of each Einzelaktors (2) each have a multi-pole load current path (4) is switchable, - wherein the group actuator (1) of the parallel connection of the individual actuators (2) is electrically connected upstream, so that by means of the group actuator (1) all load current paths (4) are connected in common, - each individual actuator (2) having main contacts (6) and at least one feedback contact (7), - Wherein by means of the main contacts (6) of the respective load current path (4) is switchable, - Wherein the feedback contacts (7) of the individual actuators (2) are individually connected to the safe control unit (3), so that the actual control state (Bi) of the respective individual actuator (2) can be determined, - wherein the secure control unit (3) has an input device (5), by means of which the safe control unit (3) for each of the individual actuators (2) individually a respective desired switching state (Ai) can be predetermined, - Wherein the secure control unit (3) is designed such that they for each individual actuator (2) receives the respective desired switching state (Ai) and correspondingly activates the respective single actuator (2), - Checks based on the actual switching state (Bi) of the respective feedback contact (7), whether the respective single actuator (2) is connected accordingly, and in the case of a deviation of the actual switching state (Bi) of the respective single actuator (2) from the corresponding desired switching state (Ai) the group actuator (1) controls, so that the group actuator (1) opens all load current paths (4), and otherwise the group actuator (1) is closed. Schalteinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die sichere Steuereinheit (3) derart ausgebildet ist, dass sie von Zeit zu Zeit selbsttätig die Einzelaktoren (2) ansteuert, anhand der Istschaltzustände (Bi) der Rückmeldekontakte (7) überprüft, ob die Einzelaktoren (2) entsprechend schalten, und zumindest im Fehlerfall eine Warnmeldung ausgibt.Switching device according to claim 1,
characterized,
that the secure control unit (3) is designed such that it controls to time automatically, the individual actuators of time (2), on the basis of Istschaltzustände (Bi) of the feedback contacts (7) checks whether the individual actuators (2) switch appropriately, and at least in the Error message issues a warning message. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gruppenaktor (1) Hauptkontakte (8) und mindestens einen Rückmeldekontakt (9) aufweist, dass mittels der Hauptkontakte (8) alle Laststrompfade (4) gemeinsam schaltbar sind und dass der Rückmeldekontakt (9) einzeln mit der sicheren Steuereinheit (3) verbunden ist, so dass von der sicheren Steuereinheit (3) anhand des Istschaltzustands (B0) des Rückmeldekontakts (9) der Istschaltzustand (B0) des Gruppenaktors (1) ermittelbar ist.Switching device according to claim 1 or 2,
characterized,
in that the group actuator (1) has main contacts (8) and at least one feedback contact (9), that all load current paths (4) are jointly switchable by means of the main contacts (8) and that the feedback contact (9) is connected individually to the safe control unit (3) is, so that from the safe control unit (3) on the basis of the actual switching state (B0) of the feedback contact (9) of the actual switching state (B0) of the group actuator (1) can be determined. Schalteinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die sichere Steuereinheit (3) derart ausgebildet ist, dass sie von Zeit zu Zeit selbsttätig den Gruppenaktor (1) ansteuert, anhand des Istschaltzustands (B0) des Rückmeldekontakts (9) überprüft, ob der Gruppenaktor (1) entsprechend schaltet, und zumindest im Fehlerfall eine Warnmeldung ausgibt.Switching device according to claim 3,
characterized,
that the secure control unit (3) is designed such that it checks from time to time automatically to the Gruppenaktor (1) controls, based on the Istschaltzustands (B0) of the feedback contact (9) whether the Gruppenaktor (1) switches accordingly, and at least in the Error message issues a warning message. Schalteinrichtung nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einzelaktoren (2) jeweils derart ausgebildet sind, dass ihr Istschaltzustand (Bi) bei ordnungsgemäßer Funktion des jeweiligen Einzelaktors (2) mit einem Strombeaufschlagungszustand (Ci) einer Antriebsspule (10) des jeweiligen Einzelaktors (2) korrespondiert.Switching device according to one of the above claims,
characterized,
in that the individual actuators (2) are each designed in such a way that their actual switching state (Bi) with proper functioning of the respective individual actuator (2) is in a current application state (Ci) a drive coil (10) of the respective Einzelaktors (2) corresponds. Schalteinrichtung nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gruppenaktor (1) derart ausgebildet ist, dass sein Istschaltzustand (B0) sich bei ordnungsgemäßer Funktion des Gruppenaktors (1) bei Strombeaufschlagung einer Antriebsspule (13) des Gruppenaktors (1) ändert und bei Nichtbeaufschlagung nicht ändert.Switching device according to one of the above claims,
characterized,
that the Gruppenaktor (1) is designed such that its Istschaltzustand (B0) at proper function of the Gruppenaktors (1) when current is a driving coil (13) of Gruppenaktors (1) changes and does not change at Nichtbeaufschlagung. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die sichere Steuereinheit (3) als softwareprogrammierbare Einrichtung ausgebildet ist.Switching device according to one of claims 1 to 6,
characterized,
that the secure control unit (3) is designed as a software programmable device. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die sichere Steuereinheit (3) als festverdrahtete Schaltung ausgebildet ist.Switching device according to one of claims 1 to 6,
characterized,
that the secure control unit (3) is formed as a hard-wired circuit. Schalteinrichtung nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie als modular aufgebaute Schalteinrichtung ausgebildet ist, die pro Laststrompfad (4) jeweils ein als Baueinheit ausgebildetes Modul (15) aufweist.Switching device according to one of the above claims,
characterized,
in that it is designed as a modular switching device which has in each case one module (15) designed as a structural unit per load current path (4). Schalteinrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass eines der Module (15) den Gruppenaktor (1) umfasst.Switching device according to claim 9,
characterized,
in that one of the modules (15) comprises the group actuator (1).
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