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Schalttafel
Die Erfindung betrifft eine Schalttafel mit einer Anzahl gemäss den vorgegebenen Schaltfunktionen aus Befehlsgeräten, Schaltgeräten und Meldegeräten kombinierten Schalteinheiten.
Früher sind Schalttafeln ausnahmslos entsprechend den jeweils gerade vorliegenden
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Geräte an Hauptleitungen und das Verbinden der einzelnen Geräte mittels Steuerleitungen zu
Schalteinheiten, erfolgt grundsätzlich an Hand von Verdrahtungsplänen und es ist verständlich, dass, wenn jede Schalttafel und jedes ihrer Geräte individuell behandelt wird, das Ausarbeiten der
Verdrahtungspläne und die Herstellung der Verdrahtung einen ganz erheblichen Arbeitsaufwand erfordert, umsomehr als diese Arbeiten mit vielen Fehlermöglichkeiten behaftet sind und daher ständiger Kontrolle bedürfen. Das Ausführen der Verdrahtungen wird zwar durch bezeichnete
Anschlussklemmen und Kabelbäume mit markierten Leitern erleichtert, aber diese Massnahmen verkürzen nicht wesentlich die erforderliche Arbeitszeit, da jede einzelne Verbindung geplant und ausgeführt werden muss.
Ein wesentlicher Fortschritt in der Herstellung von Schalttafeln ist durch die Einführung des
Einschubsystems erzielt worden, bei welchem individuelle Schalttafeln aus die einzelnen Geräte enthaltenden vorfabrizierten Einschüben zusammengestellt werden. Im allgemeinen werden hiebei vorgefertigte Schaltkästen benutzt, welche jeweils für die Aufnahme einer bestimmten Anzahl Einschübe konstruiert sind. Die Schaltkästen enthalten ein System Hauptleitungen oder Schienen, an welche die Geräte der eingeschobenen Einschübe angeschlossen werden. Die Anzahl und die Typen von kombinierbaren Schalteinheiten sind hiebei praktisch nur vom Fassungsvermögen eines Schaltkastens und vom System seiner Hauptleitungen abhängig.
Die Geräte der eingeschobenen Einschübe werden auf herkömmliche Weise durch Steuerleitungen zu Schalteinheiten verbunden, vorwiegend unter Benutzung von bezeichneten Anschlussklemmen und Kabelbäumen. Bei den fertig verdrahteten Schalttafeln dieser Art sind zwar Änderungen möglich, jedoch nur schwierig durchzuführen, da bereits vorhandene Steuerleitungen gelöst und durch neue Verbindungen ersetzt werden müssen. Hinsichtlich Verdrahtung liegen bei den"Einschub"-Schalttafeln die gleichen Mängel vor wie bei den"festen"Schalttafeln, jedoch nur in geringerem Masse, da sie im wesentlichen nur die Steuerverdrahtung betreffen nicht aber die Hauptleitungen.
Zweck der Erfindung ist eine Schalttafel, bei welcher auch zur Herstellung der Steuerverbindungen keine Verdrahtungspläne erforderlich sind, welche nach dem Baukastenprinzip aus vorgefertigten Teilen zusammenstellbar und bei welcher vorgefertigte Einschübe, welche nicht unbedingt steckbar sein müssen, umgruppiert und ausgewechselt werden können, ohne dass umständliche Änderungen in der Steuerverdrahtung nötig sind.
Die erfindungsgemässe Schalttafel ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Befehlsgeräte und
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Schaltgeräte Sender zur Abgabe von durch die Betriebszustände des Gerätes bestimmten Befehlssignalen und jedes der Schaltgeräte sowie der Meldegeräte Empfänger zum Empfang von Befehlssignalen, Speicherung der empfangenen Befehlssignale und Auswertung der gespeicherten Signale enthält, wobei jeder Sender und Empfänger auf ein bestimmtes Adressensignal anspricht und funktionsmässig zusammengehörigen Sendern und Empfängern das gleiche Adressensignal zugeordnet ist, und dass mindestens je eine Mehrzahl der Sender und Empfänger mittels eines Steuerkabels miteinander verbunden und an eine Zentraleinheit angeschlossen ist, welche die Adressensignale für die angeschlossenen Sender und Empfänger in zyklischer Folge erzeugt.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen und den Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemässen Schalttafel in Form eines Blockschaltbildes, Fig. 2 eine Schalttafel in Ansicht mit eingezeichnetem Steuerkabel, Fig. 3a ein Blockschaltbild für ein einfaches Schaltungsbeispiel bei einer erfindungsgemässen Schalttafel und Fig. 3b einen Schaltplan für das Schaltungsbeispiel der Fig. 3a, jedoch zur Gegenüberstellung bei einer herkömmlichen Schalttafel.
Im Blockschaltbild der Fig. 1 sind mit-l-Befehlsgeräte einer Schalttafel bezeichnet. Jedes
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Adresse beispielsweise in Form einer bestimmten Impulsfolge eingestellt ist und beim Empfang dieser bestimmten Adressen-Impulsfolge den Sender zur Abgabe der Befehlssignale freigibt.
Die Schaltgeräte --4-- enthalten als Schaltorgane vorwiegend Schützen, deren Spulen beispielsweise über Relais an eine Hauptversorgungsleitung anschliessbar sind. Die Relais werden durch die Befehlssignale der Sender gesteuert, wozu jedes Schaltgerät --4- eine den auszuführenden
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identisch, wie die Sender-Adresseneinheiten aufgebaut und haben den Zweck die Empfänger zum Empfang von Sender-Befehlssignalen"aufzutasten", wenn die ihnen zugeordneten Adresseneinheiten die Adressensignale zugeführt erhalten, auf die sie eingestellt sind. Jeder Empfänger--6--enthält ferner einen Speicher, welcher das beim Auftasten empfangene Sender-Befehlssignal bis zur nächsten
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Schaltorgane des Schaltgerätes veranlasst.
Bei Schalttafeln wird üblicherweise nicht nur die Erteilung eines Schaltbefehls, sondern auch die Ausführung desselben angezeigt oder gemeldet. Es kommt auch häufig vor, dass die Schaltorgane eines Schaltgerätes durch die eines vorgeschalteten Schaltgerätes gesteuert werden. Soll beispielsweise der Schütz eines Schaltgerätes auf einen Schaltbefehl verzögert ansprechen, so wird dem Schütz-Schaltgerät z. B. ein Thermoschalter vorgeschaltet. Das Schaltgerät mit dem Thermoschalter empfängt dann das Befehlssignal und liefert dieses oder ein anderes Befehlssignal verzögert an das Schütz-Schaltgerät weiter. Im allgemeinen werden daher Schaltgeräte auch die Funktionen von Befehlsgeräten erfüllen, indem auch sie einen Melde-oder Schaltbefehl abgeben müssen.
Den abzugebenden Befehlen entsprechend enthält daher jedes Schaltgerät --4-- auch eine Anzahl Sender--9--, welche wie die Sender--2--der Befehlsgeräte funktionieren und ebenso aufgebaut sein können. Die Steuergerät-Sender --9-- enthalten wie die der Befehlsgeräte--l--Adresseneinheiten--10--, und die Erzeugung ihrer Befehlssignale erfolgt praktisch ebenso wie bei den Befehlsgeräten. Die Mittel zur Erzeugung der Befehlssignale und zur Speicherung der empfangenen Signale sind der Einfachheit wegen bei den Schaltgeräten --4-- nicht gesondert dargestellt, sondern sollen als in den Blöcken Auswerter --8-- enthalten angesehen werden.
Die Meldegeräte --11-- der Schalttafel enthalten die Meldeorgane, wie z. B. Signallampen welche eingeschaltet z. B. in schneller oder langsamer Folge blinken können, Signalhupen --lib--, oder allgemein Relais --l1c-- zur Betätigung irgendeines andern Anzeigeorgans. Jedes Meldegerät--11--enthält eine den auszuführenden Meldungen bzw. Rückmeldungen entsprechende Anzahl Empfänger-12-, welche ebenso ausgebildet sein können, wie die Empfänger-6-der
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entsprechende Speiseleitung an-oder von ihr abgeschaltet.
Die Speiseleitungen für die Meldeorgane und die Hauptleitungen sind in Fig. 1 nicht eingezeichnet, da sie in der Schalttafel wie üblich verlegt und verdrahtet sind. Die Adresseneinheiten-3, 7, 13- aller Befehls-, Schalt-und Meldegeräte der Schalttafel sind an eine gemeinsame Adressenleitung --15-- und ebenso sind die Sender-2, 9und die Empfänger --6,12-- dieser Geräte an eine gemeinsame Meldeleitung --16-- angeschlossen.
Die Adressenleitung und die Meldeleitung sind zu einem Steuerkabel zusammengefasst, welches über alle Geräteplätze der Schalttafel geführt ist und bekannte Mittel zum Anschliessen der einzelnen Geräte aufweist. Die Adressenleitung --15-- wird von einer Zentraleinheit --17-- gespeist. Die Zentraleinheit --17-- erzeugt alle bei der Schalttafel benutzten verschiedenen Adressensignale in zyklischer Folge, so dass in jedem Zyklus jede Adresse mindestens einmal aufgerufen wird. Die Kombination der einzelnen Geräte zu Schalteinheiten erfolgt durch entsprechende Zuteilung bestimmter Adressen, wie dies beispielsweise in Fig. 1 durch verschiedene Schraffur der die Adresseneinheiten darstellenden Blöcke angedeutet ist.
Die Ausbildung der Zentraleinheit und der Adresseneinheiten, der Sender, Empfänger und Auswerter richtet sich jeweils nach dem verwendeten übertragungsverfahren. An sich können alle in der Fernwirktechnik bekannten elektrischen Übertragungsverfahren angewendet werden, wobei die Auswahl eines bestimmten Verfahrens hauptsächlich durch wirtschaftliche überlegungen bestimmt sein wird.
Vorwiegend kommen jedoch Impulsverfahren mit Codierung in Frage. Auch die Anzahl der Adern des Steuerkabels für die Adressen-und Meldeleitung ist vom benutzten übertragungsverfahren und insbesondere auch von der verwendeten Codierungsart abhängig.
Die Befehls-, Schalt-und Meldegeräte sind zusammen mit ihren Sendern. Empfängern und Auswertern in Einschüben eingebaut. Diese Einschübe können leicht in Serienfabrikation hergestellt werden. Hiebei ist es zweckmässig, die Adresseneinheiten der Sender und Empfänger auf eine bestimmte Adresse einstellbar auszuführen oder auswechselbare Adressenblöcke vorzusehen, so dass beliebige Kombinationen der in der Schalttafel vorgesehenen Einschübe zu Schalteinheiten sowie ein Umsetzen der verschiedenen Einschübe innerhalb der Schalttafel leicht möglich ist.
Fig. 2 zeigt als praktisches Ausführungsbeispiel schematisch einen Schützenschrank mit drei
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und mit den Hauptleitungen ausgestattet. An Stelle der bekannten für die Herstellung der Steuerverbindungen vorgesehenen und in gesonderten Fächern untergebrachten Anschlussklemmen erhalten die Kästen jedoch lediglich ein Steuerkabel-20-, welches die Adressenleitungen und Meldeleitungen umfasst und über alle für die Einschübe vorgesehenen Fächer--21--geführt ist. In jedem Fach --21-- weist das Steuerkabel Anschlussmittel--31--für die Geräte der Einschübe auf, welche beispielsweise als Steckverbindungen ausgeführt sein können, so dass mit dem Einschieben eines Einschubs auch seine Geräte an das Steuerkabel angeschlossen werden.
Irgendwelche andere Verdrahtungen sind nicht erforderlich und die bisher nötigen Verdrahtungspläne oder Drahtlisten sind, wie erwähnt, auf Zusammenstellungen von Adressen reduziert.
Ein diesbezügliches einfaches Schaltungsbeispiel ist in den Fig. 3a und 3b gezeigt. Der Schaltschütz für einen Motor--11--soll von einer Eintaste--27--, einem Austastknopf--26--, einem Endschalter--25--und einem thermischen Auslöser--32--ein-bzw. ausgeschaltet werden. Wenn das Schütz eingeschaltet ist, soll eine Signallampe--23--dauernd leuchten, und wenn es durch den thermischen Auslöser ausgeschaltet wird, soll die Signallampe blinken und zusätzlich ein Hupensignal --24-- gegeben werden. Eine konventionelle Schaltung für dieses Schaltbeispiel ist in Fig. 3b gezeigt.
Zu beachten sind hier die verhältnismässig vielen Steuerverbindungen und die Starrheit der Schaltung, die praktisch keine Änderungen in der funktionellen Zusammenstellung der einzelnen Geräte zulässt. Eine den vorstehenden Darlegungen entsprechend aufgebaute Schalttafel für diesen Zweck ist in Fig. 3a schematisch gezeigt und enthält : einen Schützeneinschub --22-- mit dem Schützen und dem thermischen Auslöser --32--, welche den Motor--M--an die Hauptleitung --33-- anschliessen; einen Meldeeinschub mit einer Signallampe--23- ; einen Meldeeinschub mit einer Hupe-24- ; einen Befehlseinschub mit einem Endschalter--25-- ;
einen Befehlseinschub mit einem Ausknopf - und einen Befehlseinschub mit einer Eintaste--27--. Entsprechend den abzugebenden Befehlen enthalten die Befehlsgeräte und das Schaltgerät Sender u. zw. der Endschalter-, der
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Ausknopf- und der Eintasteneinschub je einen Sender-A bzw. B bzw.
C-und der Schützeneinschub zwei Sender-D, E-, wovon der Sender --A-- das Meldesignal "Aus"-"Ein" für den Schaltzustand des Schützen und der andere Sender--E--das entsprechende Meldesignal für
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einen Empfänger--A'--zur Aufnahme des vom Endschalter-Sender--A--abgegebenen Befehlssignals, einen zweiten Empfänger für das Signal des Ausknopfeinschubes --26-- und einen dritten Empfänger --C'-- für das Signal des Eintasten-Senders--C--. Der Hupeneinschub --24-- enthält einen Empfänger--E'--und der Lampeneinschub --23-- je einen Empfänger - und E'--für das Dauer-und das Blinksignal, wobei die Blinkspannung separat, aber im gleichen Kabel zugeführt wird.
Die Adresseneinheiten der Sender und Empfänger sind mit--a, b, c, d, und e--bezeichnet. Die einzelnen Einschübe enthalten ferner die Auswerter, wobei der Auswerter des Schützeneinschubes --22-- insbesondere eine "Und"-Torschaltung umfasst, über welche das Schütz
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abgegeben werden. Die Zentraleinheit --29-- erzeugt nacheinander und in zyklischer Folge die Signale für die verschiedenen Adressen--a bis e--, wobei die Adressensignale beispielsweise codierte Impulsfolgen sein können.
Es sei angenommen, dass die Kontakte des Ausknopfes--26-und des Endschalters--25--geschlossen und die Eintaste --27-- eben betätigt worden ist, so dass die
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des Schützeneinschubes --22 aufgetastet, so dass das vom Sender--A--abgegebene "Ein"-Signal vom Empfänger--A'--empfangen und gespeichert wird.
Mit dem nächsten Adressensignal--b--und dem darauffolgenden Adressensignal--c--werden dann auch die Sender --B und C--des Ausknopf-Einschubes--27--und des Eintaste-Einschubes--27--und die zugehörigen Empfänger--B'und C'--im Schützen-Einschub--22--aufgetastet. Alle drei Empfänger --A',B',C'-- empfangen damit "Ein"-Signale und der Auswerter des Schützen-
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--D'-- des Lampeneinschubes --23--Empfängern und Sendern sorgen dafür, dass dieser Schalt-und Meldezustand während der aufeinanderfolgenden Adressenzyklen bestehen bleibt bis irgendeine Befehlsänderung eintritt.
Wird nun beispielsweise der Ausknopf --26-- betätigt, so liefert sein Sender--B--ein"Aus"-Signal, welches beim Erscheinen der Adresse--b--in der Adressenleitung zum Empfänger--B'--des
Schützeneinschubes gelangt und das Abfallen des Schützen bewirkt. Durch das Abfallen des Schützes ändert sich auch das Signal des Senders--D--von"Ein"-auf"Aus"und dieses"Aus"-Signal gelangt mit dem Aufruf der Adresse --d-- zum Lampenempfänger --D'-- und bewirkt ein Verlöschen der Signallampe. Schaltet bei betätigter Eintaste der thermische Auslöser --32-- den Schütz ab, so liefert der Schützensender --E-- ein "Ein"-Signal, welches bei der Adresse-e-- auf die Empfänger--E'--des Lampen-und Hupeneinschubes gelangt und ein Blinken der Lampe und gleichzeitiges Ertönen der Hupe bewirkt.
Das Steuerkabel hat bei dieser Ausführung von Schalttafeln lediglich den Zweck, alle Adressen-und Befehlssignale allen Einschüben zuzuführen. Die funktionsmässige Kombination der Einschübe erfolgt ausschliesslich durch die Verteilung von Adressen.
In der Führung des Steuerkabels bzw. der einzelnen Leitungen desselben, sind verschiedene, durch die speziellen Anforderungen eines bestimmten übertragungssystems bei gegebenen Variationen möglich. So kann z. B., wenn die von den Sendern abgegebenen Signale verstärkt sein müssen, die Meldeleitung --16-- des Steuerhebels über die Zentraleinheit --17-- geführt werden und letztere einen entsprechenden Verstärker enthalten.
Das Vorsehen mindestens einer Zentraleinheit je Schalttafel und die Bestückung der Einschübe mit Sendern, Empfängern, Adresseneinheiten und Auswertern bedeutet, insbesondere bei grossen Schalttafeln mit vielen Befehls-, Schalt-und Meldegeräten, nur einen scheinbar grösseren Aufwand gegenüber den bekannten Schalttafeln. Alle diese zusätzlichen Bauteile können rationell in Serienfabrikation hergestellt und ab Lager verwendet werden.