CN101443211B - 对设备的依次运行的分段进行控制和监视的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于控制和监视设备(2)的装置(1)，该设备(2)由链状依次设置的分段(2a，2b，2c)组成，从而除了设备(2)的末端分段外，每个分段(2b)都被设置在前一分段(2a)和后一分段(2c)之间，其中每个分段(2b)都与第一监控单元(5b)和第二监控单元(6b)相连，并且所述分段的监控单元(5)至少部分地相互通信、与分段本身通信和/或与上级设置的调度台通信，本发明提出，第一监控单元(5b)也与前一分段(2a)相连，并且所述第二监控单元(6b)也与后一分段(2c)相连。

Description

对设备的依次运行的分段进行控制和监视的装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制和监视设备的装置，该设备由链状依次设置的分段组成，使得除了位于末端的分段外设备的每个分段都设置在前一分段和后一分段之间，其中每个分段都与第一控制单元和第二控制单元相连，并且分段的控制单元至少部分地互相通信、与分段本身通信和/或与设置在上级的调度台通信。
背景技术
这样的装置例如由Glaser Annalen在专辑ZEV，特刊“Transrapid 2003”已经公知。所说申请者在该特刊中例如描述了，在行驶路程中设置为了驱动磁悬浮列车而使用的直线电机并且划分为线路段。通过线路段开关将线路段与供电网相连，其中只将待驱动的列车所位于的那些线路段连接到供电网。此外出于安全性原因可以这样设置线路段开关，例如在短路情况下控制开关，以便将有故障的线路段从供电网断开。为了识别短路电流将这样公知的与可以采集线路段中电气状态参数的测量传感器相连的保护设备用作监控单元。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种本文开始部分所述类型的装置，该装置满足提高的安全性要求并且同时成本低廉。
按照本发明，上述技术问题的解决通过将第一监控单元也与前面的分段相连并且将第二监控单元也与后面的分段相连来实现。
按照本发明，每个分段不只是配备有两个监控单元。更确切地说，在本发明范围内例如在故障情况下在监视有故障的分段时还可以使用配属于紧邻的分段的监控单元。用这种方式，低成本地提高了整个装置的安全性。通过在监控单元之间提供的通信系统将监控单元的故障通知给替代它的监控单元。或者，与有故障的监控单元相连的分段将该故障通知给替代的监控单元。监控单元之间的通信系统包括无线通信连接例如无线电等，但是也可以是有线的通信连接。
优选第一监控单元是控制单元而第二监控单元是保护装置。控制单元例如用于将分段及时连接到合适的电源。保护装置例如用于在故障情况下跨接分段或者将分段与电源分离，从而可以避免在过高电流的情况下，例如在短路故障情况下，损坏分段。控制单元通常用于调节由设备所进行的过程。
监控单元物理上合适地设置在各个对应的分段。特别是第一监控单元物理上合适地被设置在前一分段和直接配属的分段之间的交接处，在此第二监控单元设置在直接配属的分段和后一分段之间的交接处。用这种方式可以避免在分段和监控单元之间长的连接导线。
监控单元合适地与测量传感器相连。测量传感器用于采集电气的或其它参数，例如电流、定子绕组电压、环境温度、空气湿度等等。由测量传感器分别采集的测量参数优选以测量信号的方式传输到监控单元，在此例如紧接着通过采样单元对测量信号进行扫描以获得采样值，并且将采样值传输到监控单元的计算单元以获得数字测量参数。计算单元提供内部的可参数化的逻辑单元，借助该逻辑单元监控单元例如对测量值是否存在故障条件进行监视。
按照另一个实施方式，每个监控单元都包括控制单元和保护单元。按照与此相关的合适的进一步扩展，第一监控单元的控制单元是有源的而第二监控单元的控制单元是无源的。相反地，第一监控单元的保护单元是无源的，而第二监控单元的保护单元是有源的。这与控制单元和保护单元的公知的冗余实施方式相对应。然而在本发明的范围内，装置的安全性得到进一步提高，因为不仅在分段的内部提供了保护功能和控制功能的冗余实施方式。更确切地说，当一个分段的第一监控单元和第二监控单元都发生故障时，也可以控制和/或保护该分段。在这种情况下，在本发明范围内由相邻分段的监控单元来接管该控制。
按照本发明的优选实施方式，每个监控单元借助开关与相应的分段相连，并且包括与至少一个用于采集分段中的电气参数的测量传感器相连的保护设备，其中保护设备被构造为根据电气测量参数来触发开关。在此分段例如是长定子的定子分段，例如在驱动磁悬浮列车的情况下。在此，当磁悬浮列车位于定子分段内部时，该定子分段借助开关与至少一个馈入电气驱动能量的变流器相连。每个定子分段可以配备两个三极开关，其中一个开关在其接触位置将多相定子绕组的星形中性点接地。
监控单元优选经过至少一条通信导线互相连接。当然也可以经过多条导线或者经过唯一的通信导线来传导通信。在此考虑任意的通信导线如用于光学数据交换的光波导。
在本发明范围内也可以采用无线通信技术例如无线电。在此中央调度台合适地用作通信交换中的节点。然而在监控单元之间直接的通信在本发明范围内也是可能的。
附图说明
本发明的其它合适的实施方式和优点在以下参考附图对本发明的实施例的描述中变得更加清楚，其中相同的附图标记标注起相同作用的组件，并且其中：
图1示意性示出了本发明的实施例，以及
图2示出了本发明装置的另一个实施例。
具体实施方式
图1示出了本发明装置1的实施例，该装置1被构造为用于控制和监视设备2，其中设备2由互相串联的本身为链状的分段2a至2c组成。分段2a、2b、2c例如是在磁悬浮列车的行驶路程中作为直线电机设置的长定子的定子分段。装置1包括分别配属于分段2a或2b的监控单元。因此第一监控单元5b以及第二监控单元6b配属于分段2b。第一监控单元5b原则上可以是任意的机械或电气组件，用该监控单元例如可以触发开关过程，或者用该监控单元可以将电气信号或者能量馈入到配属的分段2b中。
每个监控单元优选与测量传感器、例如温度测量器相连，用该温度测量器可以采集分段2b的开始以及末端的温度。温度以温度信号8的形式经过通信导线被传输到监控单元5b以及6b。监控单元经过通信导线3互相连接，从而可以在监控单元5、6之间交换特定的状态信息或者数据。在图1示出的实施例中每个第一监控单元是控制单元5b而每个第二监控单元是保护设备6b。
为了在控制单元5b发生故障的情况下不必中断设备2的运行直到故障消除，控制单元5c借助通信导线3还与前一分段2b相连。在本发明的另一个未图示出的实施例中在监控单元之间没有通信。取而代之的是，与有故障的监控单元相连的分段将该故障通知到应该代替该有故障监控单元的监控单元。在这种情况下与分段本身进行通信。
在示出的实施例中，每个监控单元借助公知的询问应答程序(Abfrageroutine)监控与其紧邻的监控单元的状态。为此每个监控单元例如以固定的时间间隔访问相邻的监控单元以检查其功能性。在此也检查连接导线。在故障情况下相邻的无故障的监控单元接管有故障的监控单元的任务和功能。以这种方式提供了冗余的设置并且提高了监视的安全性。
图2示出了本发明装置1的另一个实施例，该装置仍用于监视设备2的分段2a、2b和2c。然而在图2中仅详细示出了分段2b的结构。于是可以看出，该分段具有负载15，该负载15在所示出的实施例中实现为在磁悬浮列车行驶路程上的定子绕组。在此负载可以经过开关13和14与电源10相连，从而在开关13和14处于接触位置的情况下定子绕组被激励并且驱动位于分段2b中的磁悬浮列车。在此要注意的是，电动机绕组被构造为多相，在图2中为清楚起见仅解释一相。电源16例如是馈电变流器。
在图2中示出的本发明装置1的实施例中，监控单元5b和6b分别是控制单元和保护单元并经过通信导线3与图中未示出的调度台相连。接着调度台被告知位置，磁悬浮列车位于设备2内部的何处。如果磁悬浮列车驶过分段2a和分段2b之间的交接处，则调度台向控制单元和保护单元5b和6b反映，该控制单元和保护单元据此经过触发信号7促使开关13和14连接。于是开关13和14位于接触位置，使得定子绕组被激励并且在分段2b中驱动磁悬浮列车。
然而高的电流，例如在短路情况下，会导致电源10或者设备2的其它组件损坏。由于这个原因，设置了与控制和保护单元5b以及6b相连的测量传感器11和12。在图2中示出的实施例中测量传感器是校准的电流互感器，该电流互感器产生与定子绕组15中流过的电流成比例的输出信号8，该输出信号8分别被传输到第一控制和保护单元5b以及第二控制和保护单元6b。在采样和对在此通过各个控制和保护单元5b、6b获得的采样值进行数字化之后每个控制和保护单元5b、6b都具有数字测量电流值，控制和保护单元5b、6b借助内部逻辑单元来检查测量电流值是否存在故障条件。如果确定存在故障，则控制和保护单元5b或6b的相应保护单元通过触发信号7来触发开关13或14的打开。电流以这种方式被中断。
此外在图2中可以看出，每个电流互感器11和12不仅与可以直接分配给同一分段2b的控制和保护单元5b以及6b相连，而是还与配属于紧邻的分段2a以及2c的控制和调节单元6a以及5c相连。以这种方式提高了设备2的冗余性以及由此的安全性。

Claims (6)

1.一种用于控制和监视设备(2)的装置(1)，该设备(2)由链状依次设置的分段(2a，2b，2c)组成，从而除了设备(2)的末端分段外，每个分段(2b)都被设置在前一分段(2a)和后一分段(2c)之间，其中，每个分段(2b)都与第一监控单元(5b)和第二监控单元(6b)相连，并且所述分段的监控单元(5)至少部分地相互通信、与该分段本身通信和/或与设置在上级的调度台通信，其特征在于，
所述第一监控单元(5b)还与前一分段(2a)相连，并且所述第二监控单元(6b)还与后一分段(2c)相连。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述第一监控单元是控制单元(5b)而所述第二监控单元是保护装置(6b)。
3.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，每个监控单元(5b，6b)包括控制单元和保护单元。
4.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，每个监控单元(5b，6b)借助开关(11，12)与各个分段(2b)相连，并且包括保护设备，该保护设备与至少一个用于采集分段(2a，2b，2c)中电气参数的测量传感器相连，其中，所述保护设备被构造为根据这些电气测量参数来触发所述开关(11，12)。
5.根据权利要求4所述的装置(1)，其特征在于，所述开关(11，12)至少部分地与电源(10)相连并用于为相应的分段(2b)供电。
6.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述监控单元(5，6)经过至少一条通信导线(3)互相连接。
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