软启动器、运行方法和开关系统技术方案

本发明专利技术涉及一种软启动器(10)，用于切换至少一个主电流路径(12、14、16)，主电流路径分别包括具有半导体开关(22)的旁路电路(20)，其中软启动器(10)具有用于操纵旁路电路(20)的控制单元(40)并且控制单元(40)设有控制信号输入端(44)。提出，控制单元(40)具有单独的安全信号输入端(42)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】软启动器、运行方法和开关系统
本专利技术涉及一种用于运行电动机的软启动器和配属的运行方法。本专利技术还涉及一种固件，其设计用于在合适的软启动器中转用根据本专利技术的运行方法。本专利技术还涉及一种基于相应的软启动器的开关系统。
技术介绍
西门子公司的订货号为GWA4NEB5352195-01DS06的手册“软启动器3RW44-设备手册版本10/2010”公开了一种用于运行电动机的软启动器。软启动器在每个主电流路径中都具有旁路电路，旁路电路由机电开关和并联的半导体开关构成，它们能通过控制单元操纵。这种软启动器可以与接触器组合，以便由此确保电动机的安全运行。软启动器与接触器的组合形成开关系统并且适用于提供安全完整性等级SIL2。在软启动器与两个接触器的组合中，实现了安全完整性等级SIL3。
技术实现思路
在自动化技术中，需要提供高度安全性和紧凑性的开关系统。此外，希望降低部件和组件数量，以确保高度的成本效益。本专利技术的目的是提供一种软启动器和配属的开关系统，它们改进了上述方面中已知的软启动器和开关系统。该目的通过一种软启动器实现，该软启动器连接在至少一个主电流路径处，通过该主电流路径为电动机供电。软启动器设计用于中断和关闭供电，以便允许电动机的常规运行。在一个或多个主电流路径中，分别布置一个旁路电路，其包括半导体开关。与半导体开关并联地安装有电磁开关，例如继电器，其在闭合状态下允许电动机的几乎无磨损的持续运行。半导体开关例如设计为反并联布置的晶闸管，其适于实现无电弧开关并实现相位截止控制(Phasenanschnittsteuerung)或后沿相位控制(Phasenabschnittsteuerung)。例如，通过相位截止控制或后沿相位控制可以提供电动机的受控的惰性运转功能(Auslauffunktion)。为了运行至少一个旁路电路，软启动器设有控制单元，该控制单元设计用于将操纵指令和/或点火指令输出到机电开关和半导体开关处。另外，控制单元配备有控制信号输入端，通过该控制信号输入端可以接收运行控制信号。在此，运行控制信号是由用户或更高级的控制实例(例如可编程逻辑控制器(＝SPS))生成的控制信号，以便引起或执行电动机的期望运行。根据本专利技术，控制单元还具有单独的安全信号输入端，通过该安全信号输入端可以接收安全信号。在此，安全信号可以来自安全导向的电路或控制器，例如来自安全导向的报告设备，例如紧急停机或紧急停止开关、位置开关、防护门、灯箱、光栅或光幕。如果在发生故障时，即系统满足所要求的功能的能力终止时，系统转变到所限定的安全系统状态中，那么系统是安全导向的。安全导向也被称为“故障安全(failssafe)”。根据本专利技术的用于接收安全信号的安全信号输入端是控制单元的安全导向的输入端。控制单元实施内部测试，以识别安全信号输入端处的故障。以这种方式，确保了到达安全信号输入端的安全信号被控制单元正确地接收，该安全信号反映出存在危险情况。为此，控制单元可以将测试模式施加到安全信号输入端上并通过输出端回读，测试模式例如是所谓的位模式测试(如明和/或暗测试)。将如此获得的值与额定值进行比较，从而可以识别安全信号输入端处的故障。尽管用于接收运行控制信号的控制信号输入端在一定程度上也能承受故障检测和防错措施，但是控制信号输入端通常不足以在所有情况下确保设施的安全关断。与用于接收运行控制信号的“简单”控制信号输入端不同，本专利技术的术语“用于接收安全信号的安全信号输入端”是指具有至少满足ISO13849-1的类别2或类似安全要求的安全功能的信号输入端。因此，根据本专利技术的软启动器适合于，利用反映用户意图的运行控制信号和反映存在危险情况的安全信号，单独地考虑两个与运行相关的信息。根据本专利技术的软启动器具有高度安全性并且在与电动机直接连接的情况下达到符合IEC61508标准的安全完整性等级SIL2。因此，不需要现今必需的软启动器与附加的接触器的组合以达到SIL2。因此，根据本专利技术的软启动器在减少了组件和部件数量的情况下达到至少不变的安全性水平。在根据本专利技术的软启动器的优选实施方式中，安全信号输入端承受明和/或暗测试。在此，测试模式，例如所谓的位模式测试可以施加到安全信号输入端上并通过输出端回读。将如此获得的值与额定值进行比较，从而可以识别故障。在此，这种安全信号输入端的实施取决于组件的期望安全级别。在根据本专利技术的软启动器的优选实施方式中，到达安全信号输入端的安全信号由信号输出端发送，该信号输出端承受明和/或暗测试。在此，安全信号输入端可能从故障安全的输出模块、特别是数字输出模块接收安全信号。这种故障安全的输出电路例如用作工业自动化技术、特别是过程自动化中的故障安全的外围组件。在这种故障安全的外围组件中，只有在输出端无故障时才允许输出过程值。为此目的，通常测试输出端。在此，施加测试模式(例如所谓的位模式测试)并通过输入端回读。将如此获得的值与额定值进行比较，从而可以识别故障。这种输出端的实施取决于组件的期望安全级别。优选地，安全信号与“正常”运行控制信号的不同之处在于，安全信号由安全导向的电路或控制器发送。安全导向的电路或控制器通过例如冗余的信号处理通道、常规自检等措施而构造成自身故障安全的。在根据本专利技术的软启动器的优选实施方式中，设置用于接收安全信号的安全信号输入端是故障安全的输入模块，特别是数字输入模块。这种安全信号输入端的实例是西门子公司的SIMATIC控制系统的故障安全数字输入模块F-DI(＝FailsafeDigitalInput)。数字输入模块F-DI接收例如来自数字输出电路、西门子公司SIMATIC控制系统的故障安全的数字输出模块F-DO(＝FailsafeDigitalOutput)的安全信号。在此，F-DO输出模块在规定的时间点、例如每隔15分钟执行一次位模式测试。在此，组件将多个位模式施加到其输出端上，以识别故障(例如短路、接地短路或接地故障)。位模式测试可以包括暗和/或明测试。与此并行地，F-DI输入模块在规定的时间点、例如每隔15分钟执行一次位模式测试。在此，组件将多个位模式施加到其输入端上，以识别故障(例如短路、接地短路或接地故障)。位模式测试可以包括暗和/或明测试。在根据本专利技术的软启动器的优选实施方式中，控制单元设计用于检测和检查来自安全信号输入端的安全信号和来自控制信号输入端的运行控制信号。安全信号和运行控制信号可以分别仅占用两种状态。在一个状态中，命令所连接的电动机运行，而在另一个状态中，命令电动机的运行停止。控制单元适于识别安全信号和运行控制信号的内容。如果识别到安全信号和/或运行控制信号命令电动机的运行停止，则控制单元设计用于利用中断至少一个主电流路径来作出响应。通过输出对应的去激活指令来执行中断。例如，通过中断主电流路径来实现“安全转矩关闭(SafeTorqueoff)”类型的电动机停止，缩写为STO。替代地，通过去激活指令引起惰性运转序列。安全信号和运行控制信号的检测以简单的方式将安全导向的功能集成到根据本专利技术的软启动器中。这种设计允许高度模块化，因此软启动器可以容易地应用为在改装现有开关系统时的替换部件。此外，在根据本专利技术的软启动器中，控制单元可以对于每个存在的主电流路径具有至少一个测量信号输入端，信号从测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软启动器(10)，用于切换至少一个主电流路径(12、14、16)，所述主电流路径分别包括具有半导体开关(22)的旁路电路(20)，其中，所述软启动器(10)具有用于操纵所述旁路电路(20)的控制单元(40)，并且所述控制单元(40)具有用于接收运行控制信号(54)的控制信号输入端(44)，其特征在于，所述控制单元(40)具有用于接收安全信号(52)的单独的安全信号输入端(42)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.04 DE 102016214419.71.一种软启动器(10)，用于切换至少一个主电流路径(12、14、16)，所述主电流路径分别包括具有半导体开关(22)的旁路电路(20)，其中，所述软启动器(10)具有用于操纵所述旁路电路(20)的控制单元(40)，并且所述控制单元(40)具有用于接收运行控制信号(54)的控制信号输入端(44)，其特征在于，所述控制单元(40)具有用于接收安全信号(52)的单独的安全信号输入端(42)。2.根据权利要求1所述的软启动器(10)，其特征在于，所述控制单元(40)设计用于检验来自所述安全信号输入端(42)的安全信号(52)和来自所述控制信号输入端(44)的运行控制信号(54)。3.根据权利要求1或2所述的软启动器(10)，其特征在于，所述控制单元(40)对于每个主电流路径(12、14、16)都具有至少一个测量信号输入端(41)，所述测量信号输入端设计用于分别与一个测量件(27)耦合，所述测量件用于检测所述旁路电路(20)的至少一个运行参数。4.根据权利要求1至3中任一项所述的软启动器(10)，其特征在于，所述控制单元(40)与反馈单元(50)连接，所述反馈单元设计用于输出反馈信号(56)，所述反馈信号对应于所述旁路电路(20)的当前开关状态。5.根据权利要求4所述的软启动器(10)，其特征在于，所述反馈单元(50)包括具有强制耦合的开关触点的继电器，所述继电器连接到两个电流路径(57)上，其中所述电流路径(57)中的至少一个电流路径与所述控制单元(40)电连接以用于传输镜像信号(58)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的软启动器(10)，其特征在于，在至少一个所述主电流路径(12、14、16)中布置有与相应的所述旁路电路(20)串联的附加半导体开关(23)，或者在至少一个所述电流路径中布置有与相应的所述旁路电路(20)串联的附加机电开关(29)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的软启动器(10)，其特征在于，所述控制单元(40)与评估开关设备连接。8.一种用于借助软启动器(10)对于电动机(18)的运行方法(100)，所述软启动器具有控制单元(40)，并且所述软启动器与至少一个电流路径(12、14...

【专利技术属性】
技术研发人员：敬真·李霍夫，约翰·塞茨，克劳斯·奥夫施内德尔，迪尔克·赫兹，马库斯·迈尔，斯特凡·齐茨勒，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE