一种控制和/或调节加热的具有壳体的功率模块，壳体具有第一和第二通讯接口、为功率模块供电的第一和第二供电接口、能分别电连接加热元件的多个功率输出端、能电连接到加热元件的供电系统的功率输入端。壳体围绕的功率模块具有：在输入端侧与功率输入端且在输出端侧经支路与功率输出端电连接以便为其供电的配电装置；分别在每个支路中的开关元件；控制和/或调节单元，设置为根据加热元件的加热功率额定值控制和/或调节开关元件的开关状态；通讯单元，设置为经第一通讯接口接收为功率模块确定的额定值且将其传输到控制和/或调节单元并将经第一通讯接口接收的且不为功率模块确定的额定值转发到第二通讯接口。还涉及相应的接口模块和模块化系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及根据权利要求1或9所述的功率模块和接口模块，以及一种根据权利要求14所述的用于加热控制和/或调节的系统。
技术介绍
工业制造的产品通常借助加热来进行热处理。在热处理工艺中的已经很小的偏差此时能够导致产品质量的严重受损。为了提升热处理的产品的质量，重要的是，能够在时间上和空间上非常精确地集中需要的能量，这借助特殊的加热控制和/或调节系统来实现，该系统确保了对加热元件的最精确的操控。作为加热元件在此经常使用热辐射器形式的、特别是红外放射器形式的欧姆耗电设备。例如，吹风设备通常具有用于加热半成品的热辐射器场。这些热辐射器(红外线放射器)由加热控制和/或调节系统通过连接到供电系统中的开关元件来供电，并在其功率输出方面进行控制/调节和监控。为此，加热控制和/或调节系统经常通过当场总线从上级的控制和/或调节系统、例如存储器可编程的控制系统(SPS)接收所连接的加热元件的加热功率的额定值。额定值例如能够以绝对额定值的形式、与最大功率或额定功率相关的额定值的形式存在。功率例如能够涉及加热元件的要输出的加热功率或者要接收的电功率。然后，在加热控制和/或调节系统中借助预设的控制和/或调节算法从这些额定值推导出用于开关元件的操控信号。但是，这些额定值也更加能够以脉冲包或每时间单位(例如每秒)的对于半波的百分比值的形式存在，然后能够从中直接推导出用于开关元件的操控信号。然后，通过操控信号控制或调节开关元件的开关状态并且从而控制或调节加热元件的加热功率。为了简化且为了更易理解，下面所有这些额定值都称为“加热功率的额定值”。对开关元件的操控且进而对开关状态或加热功率的控制或调节例如能够利用在过零时无功率地切换的开关元件利用相位边际操控或者半波操控来进行。在此例如使用半导体开关(例如固态继电器Solid-State-Relay)作为开关元件。在工业领域，在此一方面公知具有防护类型为IP 65的壳体的紧凑地构造的加热控制系统，其因此能够紧挨着加热元件地安装。该加热控制系统的壳体具有用于开放的工业当场总线的接口，如用于与上级的控制系统通讯的PR0FIBUS。然而，用于加热元件的功率输出端的数量在此例如局限于十个以下。此时，通过这种加热控制系统为空间上彼此距离很远的加热元件供电需要大量的布线耗费。作为代替能够为分散的加热元件中的每一个分别设置单独的加热控制系统，然而由此增加了加热控制系统和总线输入端的数量以及上级控制系统中的控制耗费。此外在工业领域内公知了以下加热控制系统，其由通讯和控制件和一个或多个用于操控多个加热元件的功率件构成。通讯和控制件用于与上级的控制系统通讯并且用于控制功率件。功率件根据预定通过通讯和控制件、在可能的情况下经由特别的开关元件，控制加热元件。此时，通讯和控制件和功率件分别作为单独的构造组件在没有特殊的保护方式的情况下空间上彼此紧挨地布置或者说甚至组合在共同的没有特别的保护方式的系统框架内。因此，这些加热控制系统不能紧挨着加热元件地安装，而是通常布置在控制柜或开关柜的中央，该控制柜或开关柜此时具有特殊的保护方式。即使在这种情况下，为空间上彼此远离的加热负载供电此时也需要大量的布线耗费。作为代替，能够为在空间上分散的加热负载中的每一个分别设置单独的加热控制系统，该系统由相应的通讯和控制件以及一个或多个功率件构成，这些部件此时又必须布置在受特殊保护的区域(例如控制柜)内。然而由此显著地增加了加热控制系统数量和总线输入端数量、在上级的控制系统中的控制耗费、为组件的内部电子件供应安全的低压(例如24Vdc)的布线耗费以及用于保护加热控制系统的耗费。
技术实现思路
因此，由此出发，本专利技术的目的是，提供一种解决方案，利用这种解决方案能够在组件的数量很少且布线耗费很小的情况下灵活地控制或调节更多数量的加热元件，这些加热元件或者在空间上彼此紧凑相邻或者在空间上彼此远离地分散。此外，在此还应当使得在上级的控制和/或调节装置中的控制/调节耗费保持得很小。根据本专利技术，该目的通过一种具有权利要求1所述特征的功率模块、通过一种具有权利要求9所述特征的接口模块和根据权利要求14所述的、具有至少一个这种功率模块和这种接口模块的模块化的加热控制和/或调节系统来实现。根据本专利技术的功率模块具有壳体，该壳体具有第一通讯接口和第二通讯接口，其中，第一通讯接口能够与其他的功率模块的或接口模块的第二通讯接口连接，并且第二通讯接口能够与其他的功率模块的第一通讯接口连接，用于为功率模块供电的第一供电接口和第二供电接口，其中，第一供电接口能够与其他的功率模块的或接口模块的第二供电接口连接，并且第二供电接口能够与其他的功率模块的第一供电接口连接，多个功率输出端，各一个加热元件、特别是各一个热辐射器能够电连接到其上，功率输入端，其能够电连接到用于加热元件的供电系统处，其中，由壳体围绕的功率模块具有:配电装置，配电装置在输入端侧与功率输入端电连接，并且在输出端侧经由各一个支路与功率输出端电连接，以便为功率输出端供给来自供电系统的电流，在支路的每个支路中的各一个开关元件，控制和/或调节单元，其如下地设置，使得该单元根据加热元件的加热功率的额定值来控制和/或调节开关元件的开关状态，通讯单元，其如下地设置，使得该通讯单元经由第一通讯接口接收为功率模块确定的额定值，并且将该额定值传输到控制和/或调节单元处，并且将经由第一通讯接口接收的且不是为功率模块确定的额定值转发到第二通讯接口处。因此，功率模块用于借助相应的所配属的开关元件真正地控制和/或调节所连接的加热元件的加热功率。此时，为每个在设备中在空间上分散的加热元件或每个在空间上分散的加热元件组都能够分别分配功率模块。因为每个功率模块都具有独有的壳体，在此该功率模块不必布置在中央的控制柜中，而是能够直接地当场布置在加热元件中。但是作为代替，功率模块也能够彼此紧挨地并列布置，例如布置在开关柜里，也就是说因此能够通过相应地布置在开关元件的位置处的功率模块灵活地控制和/或调节更多数量的或者在空间上紧凑相邻的或者在空间上彼此远离地分散的加热元件。在此，用于加热元件的开关元件已经集成到功率模块中，从而不需要或装配额外的单独的开关元件，其具有用于供电接口的、操控系统和监控系统的额外布线。通讯接口和通讯单元用于与接口模块通讯，由该接口模块特别地能够接收加热功率的额定值。供电接口用于模块的内部供电。在此，通过通讯接口和供电接口，能够在内部通讯和内部供电方面将多个功率模块串联，并且该串联电路在输入端侧与接口模块相连。此时，供电和对加热功率的额定值的预设能够在中央通过接口模块来实现。相比于并联电路，通过串联这些模块，为大部分的应用情况减少了布线耗费。相反地，加热元件的功率供给不必在中央通过接口模块与功率模块的串联来实现，而是能够分散地分别直接在加热元件的当场实现功率供给。因此不需要通向接口模块或所对应的开关柜的功率电缆。由此也能够使布线耗费保持得很小。因为接口模块能够承担对多个功率模块的操控并且从而承担对加热元件的操控，所以上级的控制和/或调节装置为了预设加热功率的额定值只必须与接口模块而不必与所有的功率模块通讯，由此能够将上级的控制和/或调节装置中的控制和/或调节耗费保持得很小。接入到通向加热元件输出端的支路中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于加热控制和/或调节的功率模块(1)，所述功率模块具有壳体(2)，所述壳体具有第一通讯接口(3)和第二通讯接口(4)，其中，所述第一通讯接口(3)能够与其他的功率模块(1)的或接口模块(30)的第二通讯接口(4或36)连接，并且所述第二通讯接口(4)能够与其他的功率模块(1)的第一通讯接口(3)连接，用于为所述功率模块(1)的供电的第一供电接口(5)和第二供电接口(6)，其中，所述第一供电接口(5)能够与其他的功率模块(1)的或接口模块(30)的第二供电接口(6)连接，并且所述第二供电接口(6)能够与其他的功率模块(1)的第一供电接口(5)连接，多个功率输出端(8)，各一个加热元件(9)、特别是各一个热辐射器能够电连接到所述功率输出端处，功率输入端(7)，所述功率输入端能够电连接到用于所述加热元件(9)的供电系统(10)处，其中，由所述壳体(2)围绕的所述功率模块(1)具有：配电装置(12)，所述配电装置在输入端侧与所述功率输入端(7)电连接，并且在输出端侧经由各一个支路(13)与所述功率输出端(9)电连接，以便为所述功率输出端供给来自所述供电系统(10)的电流，在所述支路(13)的每个中的各一个开关元件(14)，控制和/或调节单元(15)，所述控制和/或调节单元设置成，使得所述控制和/或调节单元根据所述加热元件(9)的加热功率的额定值来控制和/或调节所述开关元件(14)的开关状态，通讯单元(16)，所述通讯单元设置成，使得所述通讯单元经由所述第一通讯接口(3)接收为所述功率模块(1)确定的额定值，并且使得该额定值传输到所述控制和/或调节单元(15)处，并且使经由所述第一通讯接口(3)接收的且不是为所述功率模块(1)而确定的额定值转发到所述第二通讯接口(4)处。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂娜·巴赫，伯恩哈德·施密特，赖因哈德·施耐德尔，于尔根·斯托尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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