CN102160253B - 用于开关设备控制的功能模块和耦合模块以及用于开关设备控制的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于开关设备控制的功能模块(300)，所述功能模块(300)具有：一通信单元(310)，所述通信单元包括一用于与至少一个其他功能模块和/或至少一个耦合模块(400)通信的通信接口；一与所述通信单元(310)相连的控制单元(350)，所述控制单元可以接收从所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块(400)传输到所述通信单元(310)的信号(AE)，并通过所述通信单元(310)将开关指令(SK)传输给所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块(400)；一用于与一第一开关设备(100)或一外部供电单元建立电性连接的第一控制电流接口；及一用于为所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块(400)提供控制电流的第二控制电流接口。本发明此外还涉及一种用于开关设备控制的耦合模块(400)和一种用于开关设备控制的系统。

Description

用于开关设备控制的功能模块和耦合模块以及用于开关设备控制的系统

技术领域

本发明涉及一种用于开关设备控制的功能模块和一种用于开关设备控制的耦合模块。本发明此外还涉及一种用于开关设备控制的系统。

背景技术

在包括可通断用电设备支路的电气系统中，经常需要对各开关部件如接触器进行关联性的开关操作。这种开关操作有时会很复杂，经常需要进行连接、询问开关状态、控制开关设备以及实施闭锁操作，这就给控制电路的布线工作带来极大难度。此外还需要设置辅助设备(例如延时继电器或辅助开关)，它们通常必须与每一单个开关设备连接起来。

因此在构建复合电路时，需要在控制电路中将开关设备与辅助组件(例如延时继电器或辅助开关)予以连接，这就提高了总安装成本，也会使复合电路的结构复杂化。不同安装人员为开关设备(特别是接触器)布线的方式各不相同。需要更换开关设备，特别是不同制造商的开关设备时，第三方往往不了解布线状况，需要耗费很多时间来了解各开关设备和辅助设备的布线情况。

发明内容

本发明的目的是降低复合电路的布线难度，对所用开关设备进行集中控制以及将连接在开关设备上的辅助设备的结构予以简化和标准化。

本发明用来达成上述目的的解决方案是一种具有独立权利要求1所述特征的功能模块、一种具有独立权利要求10所述特征的耦合模块以及一种具有独立权利要求13所述特征的用于开关设备控制的系统。本发明的其他特征和技术细节由从属权利要求、说明书部分及附图给出。其中，本发明在功能模块方面的特征和技术细节自然也适用于本发明的耦合模块和本发明用于开关设备控制的系统，反之亦然，因此，本公开案中的各发明方面可以互为参考。

从属权利要求描述的是本发明的有利方面。

根据本发明的第一方面，本发明用来达成上述目的的解决方案是一种用于开关设备控制的功能模块，所述功能模块具有通信单元、与所述通信单元相连的控制单元、用于与第一开关设备或外部供电单元建立电性连接的第一控制电流接口和用于为至少一个其他功能模块和/或至少一个耦合模块提供控制电流的第二控制电流接口，所述通信单元包括一个用于与所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块通信的通信接口，所述控制单元用于接收从所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块传输到所述通信单元的信号，以及通过所述通信单元将开关指令传输给所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块。

上述类型的用于开关设备控制的功能模块降低了复合电路(例如星-三角电路)的布线难度。此外，所述功能模块对复合电路中所使用的各开关设备进行集中控制并且可以将连接在开关设备上的辅助设备(即所谓的耦合模块)予以简化和标准化。

所述功能模块具有一个用于与至少一个其他功能模块和/或至少一个耦合模块通信的通信接口、用于与第一开关设备或外部供电单元建立电性连接的第一控制电流接口和用于为至少一个其他功能模块和/或至少一个耦合模块提供控制电流的第二控制电流接口，借此可使控制电流的提供、开关状态的读取以及对第一开关设备和/或连接在其他功能模块和/或耦合模块上的其他开关设备的控制得到简化。所述功能模块包含有控制第一开关设备、其他功能模块或耦合模块以及其他开关设备所需要的全部元件。由于所述功能模块具有这种多功能性，所述其他耦合模块可以得到大幅简化，功能模块、耦合模块及开关设备之间的布线难度也相应降低。

举例而言，采用上述结构的功能模块可以对一个具有三个接触器作为开关设备的星-三角电路的流程进行控制。此时，功能模块安装在第一接触器即所谓的线路接触器上。所述功能模块通过第一控制电流接口从该线路接触器或一外部供电单元获得控制电流。所述功能模块通过第二控制电流接口为布置在其他接触器(即星形接触器和三角形接触器)上的耦合模块提供控制电流。为这个电路(即星-三角电路)提供控制电流的任务全部由所述功能模块承担。这一点通过所述功能模块的第二控制电流接口而实现。没有必要很麻烦地布置从所述线路接触器或外部供电单元通向其他耦合模块的控制电流线路。此时，所述功能模块通过第一耦合模块为另一耦合模块提供控制电流。所述复合电路也可以是多转速电动机的启动器、达兰德电路、可逆电路等等。

所述通信单元通过所述通信接口接收来自所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个其他耦合模块的信号(AE)。也可采用更多的功能模块来运行复合电路。然而，本发明的优点是只需要使用一个功能模块。此外，一般可以继续采用结构简单的耦合模块来建立与其他开关设备的连接。所述功能模块此外还向所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个其他耦合模块传输开关指令(SK)，以便对这些模块或连接在这些模块上的开关设备(例如星-三角电路的星形接触器和三角形接触器)进行控制。

通过所述通信接口、通信单元以及第二控制电流接口，所述功能模块就能够对复合电路(例如星-三角电路、达兰德电路、可逆电路等等)的流程进行控制。其中，所述功能模块例如可以对所有连接在该功能模块或者其他功能模块或耦合模块上的开关设备的闭锁、启动和转换延迟进行控制。使用上述类型的功能模块后就不必再为复合电路的每个开关设备连接辅助开关或延时继电器。

根据所述功能模块的一种优选实施方式，所述第二控制电流接口整合在所述通信单元的通信接口中，或者所述通信单元的通信接口整合在所述第二控制电流接口中。亦即，只有一个接口负责通信及控制电流的提供。这一个接口可以具有两个分开的接触点。此外，所述功能模块和其他功能模块和/或耦合模块之间还可通过上述控制电流回路来实现通信。亦即，所述功能模块可以通过该控制电流回路接收信号并将开关指令传输给其他模块。采用上述设计的接口可以在为另一模块提供控制电流的同时与另一模块通信。亦即，通过所述控制电流同时还可实现模块之间的数据交换。

根据所述功能模块的一种优选实施方式，所述功能模块与所述第一开关设备电性相连和/或机械相连，以便用分配给所述控制单元的传感元件来检测第一开关设备的开关状态并将开关指令传输给第一开关设备。如果为功能模块提供控制电流的是外部供电单元而非第一开关设备，功能模块就需要采用上述设计方案。如果为功能模块提供控制电流的是第一开关设备(例如星-三角电路的线路接触器)，就可通过所输送的控制电流来将第一开关设备的开关状态直接从该线路接触器传输到功能模块上。在利用外部供电单元为功能模块提供控制电流的情况下，必须通过分配给控制单元的传感元件来检测第一开关设备的开关状态。由于功能模块与第一开关设备电性耦合和/或机械耦合，所述控制设备就可对第一开关设备的挺杆运动进行检测并将检测到的信息传输给功能模块的控制单元。所述传感元件优选整合在所述功能模块内。其中，该传感元件例如对第一开关设备的操纵元件伸入功能模块的挺杆的位置或运动进行检测。也可以采用电感式、电容式或光学传感元件来检测挺杆的运动。

根据所述功能模块的另一优选实施方式，所述功能模块的控制单元可以根据所述传感元件所检测到的被测变量和接收到的信号(AE)来确定所述第一开关设备的开关状态和/或所述至少一个第二开关设备的开关状态，所述至少一个第二开关设备与所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块电性相连，其中，所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块具有用于检测所述至少一个第二开关设备的开关状态的传感元件。其中，优选每个其他功能模块或每个耦合模块都具有一个传感元件，以便对机械和/或电性连接在各其他功能模块或所述至少一个耦合模块上的开关设备的开关状态进行检测。优选地，连接在该模块上的开关设备(例如星-三角电路的星形接触器和三角形接触器)的操纵元件的挺杆均伸入至每个其他功能模块或每个耦合模块内。这些功能模块和耦合模块的传感元件对相应开关设备的开关状态进行检测并将检测结果传输给功能模块的通信单元。在各开关设备的开关状态信息的基础上，所述功能模块可对整个电路的开关状态进行监测并对各开关设备的电路的流程进行集中控制。所述功能模块的控制单元一旦发现有错误存在，就可中断电流。所述功能模块的控制单元通过通信单元将开关指令传输给其他功能模块或其他耦合模块，以便这些模块利用电性连接和/或机械连接将这些开关指令传输给相连的开关设备，从而对各开关设备的开关状态进行控制。

所述功能模块根据所述控制单元接收到的其他功能模块或耦合模块的信号来确定相应开关设备的开关状态，并利用这些信息进行电路控制。

根据所述功能模块的另一优选实施方式，所述功能模块的控制单元可以通过一开关指令来操纵第一电路，以便改变所述第一开关设备的开关状态，以及通过至少一个开关指令来操纵至少一个第二电路，以便改变所述至少一个第二开关设备的开关状态。功能模块的控制单元确定了所有开关设备的所有开关状态后，就可针对性地改变开关设备的开关状态。所述功能模块利用其自身具有的电路或设置在与之相连的其他功能模块或耦合模块中的电路来实现这一点。亦即，优选每个功能模块和每个耦合模块都具有一个可由所述功能模块的控制单元控制的电路。这就可以由所述一个功能模块来对各开关设备进行集中控制并相应改变任一开关设备的开关状态。

根据所述功能模块的另一优选实施方式，所述功能模块或所述功能模块的控制单元具有定时开关装置，以便将开关指令传输给所述第一电路和所述第一开关设备，以及/或者根据检测到的开关状态和/或所述第一开关设备传输到所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块上的输入控制信号，将开关指令传输给所述至少一个第二电路和所述至少一个第二开关设备。通过设置定时开关装置可对各开关设备进行精确的定时控制。亦即，通过设置定时开关装置就可按照一份流程图来将相应的开关设备予以接通、断开或闭锁。举例而言，星-三角电路中的星形接触器和三角形接触器非同时接通。接通星形接触器之前必须先断开三角形接触器。通过设置定时开关装置，所述功能模块的控制单元就可依次对各开关设备进行控制，必要时也可同时对其进行控制。

所述功能模块的定时开关装置有利地与存储在所述功能模块的存储模块或存储在所述功能模块的控制单元中的预编程或可预编程电路图相连，以便根据所述电路图将各开关设备的预设开关状态提供给所述控制单元。所述功能模块的控制单元将该电路图中的预设开关指令错时发送给相连的其他功能模块或耦合模块，这些模块再通过它们的电路来改变开关设备状态。其中，所述定时开关装置可以利用预设的电路图。也可以通过一个分配给所述功能模块的输入单元来制订或修改电路图。所述存储模块有利地具有查找表，该查找表中包含有各开关设备的先后开关状态。

每个其他功能模块和每个耦合模块均各与一个开关设备电性耦合和/或机械耦合。根据特别优选的设计方案，所述功能模块可以通过分配给该功能模块的第一开关设备的线圈接头来控制所述第一开关设备的开关状态，以及/或者通过分配给所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块的开关设备的线圈接头来控制所述开关设备的开关状态。亦即，可以利用各开关设备的线圈接头来传输开关指令。除机械操纵式传感元件外，还可以采用以电子、电感、电容或光学方式进行测量的传感元件来检测开关设备的开关状态，即开关设备的挺杆位置。

根据所述功能模块的另一优选实施方式，所述功能模块可拆卸地固定在对应的开关设备上以建立所述电性连接和/或机械连接，或者整合在对应的开关设备内。特定而言，所述功能模块可以插接和/或卡接在对应的开关设备上。亦即，最好以力配合及形状配合的方式将功能模块固定在开关设备上。可以采用不同的紧固元件来做到这一点。例如，可以用卡锁元件或卡合元件来建立连接。此外还可以使用那些可插入其他组件的相应插口并以力配合方式固定在这些插口中的插接元件。在为模块和开关设备建立机械连接的同时建立起电性连接。为此可以采用(例如)插式连接装置或弹性触点。

根据本发明的第二方面，本发明用来达成上述目的的解决方案是一种用于开关设备控制的耦合模块，所述耦合模块具有通信单元和与所述通信单元相连的控制单元，其中，所述控制单元分配有一传感元件，该传感元件用于检测被分配给所述耦合模块的开关设备的开关状态，所述通信单元具有用于与至少一个功能模块通信的第一通信接口和用于与至少一个其他耦合模块通信的第二通信接口，所述控制单元可以通过所述通信单元将检测到的所述开关设备的开关状态传输给所述功能模块或所述至少一个其他耦合模块，所述控制单元分配有一电路，借助经由所述通信单元接收到的开关指令可以对所述电路进行操纵，以便改变所述开关设备的开关状态，所述耦合模块具有两个控制电流接口。

所述耦合模块具有一个包含两通信接口的通信单元。第一通信接口用于与至少一个功能模块建立通信连接，第二通信接口用于与至少一个其他耦合模块建立通信连接。所述通信单元与一个具有数据处理能力的控制单元相连。亦即，该控制单元可以通过所述通信单元将检测到的所述开关设备的开关状态传输给所述功能模块或所述至少一个其他耦合模块。所述控制单元分配有一个用于检测相应开关设备的开关状态的传感元件。这个传感元件可以是机械式、电感式、电容式、电气或光学传感元件。其中，该传感元件例如通过检测相应开关设备的操纵元件的挺杆位置来检测其开关状态。所述控制单元此外还分配有一个电路。控制单元通过通信单元将接收到的开关指令发送给所述电路来对其进行操纵。通过操纵这个电路可以改变开关设备的开关状态。

上述类型的用于开关设备控制的耦合模块同样降低了复合电路的布线难度。由于对复合电路中所用各开关设备的控制是通过功能模块来完成，这就可以相对简化耦合模块的结构。所述耦合模块的控制单元仅用于传输信号和开关指令。不需要为所述耦合模块或其控制单元设置自有的计时单元，也不需要为了对相连开关设备进行控制而设置存有电路图的存储模块。上述类型的耦合模块此外还用于将控制电流从所述功能模块向另一耦合模块传输或者从一个耦合模块向另一耦合模块传输。亦即，各耦合模块可彼此串联，并且既可用于传输控制电流也可用于传输信号或开关指令。通过所述耦合模块的两个控制电流接口来传输控制电流。根据优选实施方案，控制电流接口整合在通信接口内，或者通信接口整合在控制电流接口内。在此，所述各耦合模块如此设计，使得每个耦合模块均可适用于任何一个开关设备。亦即，所述耦合模块因结构简单而用途广泛。所述控制单元只是用来传输控制指令或传感元件所检测到的被测变量，而不是自动地对相应开关设备的开关状态进行控制。

根据所述耦合模块的另一优选实施方式，所述耦合模块可拆卸地固定在对应的开关设备上以建立所述电性连接和/或机械连接，或者整合在对应的开关设备内。特定而言，所述耦合模块可以插接和/或卡接在对应的开关设备上。亦即，最好以力配合及形状配合的方式将耦合模块固定在开关设备上。可以采用不同的紧固元件来做到这一点。例如，可以用卡锁元件或卡合元件来建立连接。此外还可以使用那些可插入其他组件的相应插口并以力配合方式固定在这些插口中的插接元件。例如采用笼式弹簧连接。

根据另一优选实施方式，所述功能模块或所述耦合模块具有一个用于接触对应开关设备的主电流路径的装置，其中，所述用于接触主电流路径的装置与所述功能模块或所述耦合模块的控制单元耦合，以便用分配给相应控制单元的传感元件来检测对应开关设备的状态并根据检测到的该开关设备的状态来控制另一开关设备。举例而言，利用所述用于接触开关设备主电流路径的装置可以检测开关设备的电压、相位或相序。用来检测对应开关设备的状态的传感元件有利地整合在所述功能模块或所述耦合模块内。所述传感元件是除了用于检测开关状态的传感元件之外增设的。

根据本发明的第三方面，本发明用来达成上述目的的解决方案是一种用于开关设备控制的系统，所述系统具有至少一个如本发明第一方面所述的功能模块和至少一个如本发明第二方面所述的耦合模块，所述功能模块和所述耦合模块通过包含有相应通信接口的通信单元以及用于传输控制电流的控制电流接口彼此相连。

所述功能模块被分配给第一开关设备或者与该第一开关设备电性相连和/或机械相连，所述至少一个耦合模块被分配给另一开关设备或者与该开关设备电性相连和/或机械相连。

对于具有多个开关设备的复合电路而言，上述类型的系统大幅降低了其布线难度。所有开关设备的控制都由单独一个功能模块来完成，这样可以简化耦合模块的结构。这种系统由所述功能模块提供控制电流。亦即，所述功能模块通过控制电流接口将控制电流传输给耦合模块。这个耦合模块再将控制电流传输给另一耦合模块。亦即，所述功能模块与各其他耦合模块串联。这就可以降低布线难度，并对布线方式予以规定。此外，通信操作同样是通过这些串联模块来完成的。所述功能模块向耦合模块发送开关指令。如果这个开关指令并非针对第一个串接的耦合模块，该耦合模块就进一步传输这个开关指令，直至该开关指令到达相关的那个耦合模块。这样就不必为每个开关设备都布置通常所需的外部控制电流线路，也不必为每个开关设备都布置通向计时装置或延时继电器以及辅助开关的线路。

根据所述用于开关设备控制的系统的一种优选实施方案，所述至少一个功能模块和所述至少一个耦合模块借助连接电缆(特别是带状电缆)和/或跨接插塞彼此相连。由此就可以简单的方式将所述功能模块连接在另一功能模块或耦合模块上。耦合模块间的连接也同样如此。其中，只需简单地将所述连接电缆或跨接插塞插入相应的接口(即通信接口和控制电流接口)就可实现控制电流和数据的传输。使用功能模块和耦合模块的接口可以标准化或规定模块间的连接方式。

上述类型的用于开关设备控制的功能模块、耦合模块以及用于开关控制的系统可以迅速而可靠地安装到具有多个开关设备的复合电路上。由于所述模块和所述用于开关设备控制的系统所具有的简易性，即使未经培训的人员也能实施模块的安装。在通过连接电缆或跨接插塞来进行控制和为耦合模块、其他功能模块以及相应的开关设备输电的情况下，不必在开关设备上设置其他控制接点。采用上述结构的系统可以随意安排主电路和控制电路的布线顺序。通过为耦合模块布置合适的内部电路，可以产生对于星形控制或三角形控制而言一模一样的耦合模块，这就可以减小这些耦合模块间的差异。具有相应结构的耦合模块和功能模块可应用于各种尺寸的开关设备，特别是各种尺寸的接触器。所述功能模块、所述耦合模块以及所述用于开关设备控制的系统的上述结构可广泛应用于接触器控制领域。

在一个用于开关设备控制的系统具有至少一个功能模块和至少一个耦合模块而且这些模块通过通信端口彼此相连的情况下，可以降低控制线路的布线难度。

本发明此外还涉及一种优选用于通断多相电路的开关系统，其包含多个连接或可连接在用电设备上的开关设备，其中，所述开关系统具有一个如本发明第三方面所述的用于开关设备控制的系统，该系统整合或可整合在所述开关设备中，或者与所述开关设备耦合或可与所述开关设备耦合。一种用于通断多相电路的开关系统，包括多个连接或可连接在用电设备上的开关设备，如果该开关系统具有一个用于开关设备控制的系统且该系统整合或可整合在所述开关设备中，或者与所述开关设备耦合或可与所述开关设备耦合，那么这种开关系统的布线速度就会比现有技术快。

如果所述功能模块具有至少一个定时开关装置，所述控制装置可以在所述定时开关装置测出一段规定时间已经过去之前延迟发送开关指令或者延迟对所述电路产生作用来改变开关设备的开关状态，就可以简单的方式实现定时控制。这样就不必增设适用于一或多个延时继电器的询问线路和控制线路。

如果所述功能模块具有一个预编程或可预编程存储模块，且该存储模块可将各开关设备的先后开关状态提供给所述控制装置，就可用一种类型的功能模块来实现不同类型的电路。如果所述存储模块具有一个查找表，且该查找表中包含有各开关设备的先后开关状态，就可降低管理难度并简化功能模块的编程。

所述功能模块可以有利地插接在对应的开关设备上。这样就能将功能模块作为扩展模块进行单独销售。但也可以将功能模块整合在对应的开关设备内，这能进一步简化安装工作。由于所述功能模块及耦合模块均采用模块化结构，因而无需布置外部控制线路以及可能的延时继电器和辅助开关元件。

附图说明

下面借助附图所示的示例对本发明的各个方面进行详细说明，其中：

图1为现有技术中以第一尺寸制造的开关设备的星-三角布线图；

图2为现有技术中以第二尺寸制造的开关设备的星-三角布线图；

图3为包含有相应开关设备的功能模块；

图4为包含有相应开关设备的耦合模块；

图5为各包括一个开关设备的一个功能模块和两个耦合模块；以及

图6为星-三角电路的原理图。

具体实施方式

图1展示的是第一种已知的星-三角线路，包括三个接触器630，它们通过询问线路和控制线路610、615以及辅助开关620彼此相连。从星形接触器切换到三角形接触器的定时控制由延时继电器660负责。

图2展示的是第二种已知的星-三角线路，包括三个接触器630，由于它们尺寸稍大，因而需要设置一个单独的延时继电器660。整体而言，需要设置六个辅助开关620以及比图1所示线路更多的电缆连接615。

本发明的基本思路是通过将可以插接或整合在开关设备上的功能模块和耦合模块以机械耦合或电性耦合的方式连接到位于下方的开关设备上来实现询问线路和控制线路。这些功能模块和耦合模块相互间的连接则借助合适的电性连接来完成。

图3和图4展示的是上述功能模块和耦合模块的结构。

如图3所示的功能模块300的功能逻辑包括时间设置和闭锁，此外还包括控制和询问相应的第一开关设备100的开关状态。

用于开关设备控制的功能模块300具有至少一个通信单元310，该通信单元包括一个用于与至少一个其他功能模块300或耦合模块400通信的通信接口。通信单元310可以采用有线或无线设计。

功能模块300此外还具有至少一个传感元件320，该传感元件用于询问被分配给功能模块300的第一开关设备100的开关状态。举例而言，传感元件320可以通过机械分接到第一开关设备100的操纵元件的挺杆上来确定该第一开关设备100的开关状态，但也可以采用电感式、电容式或光学传感元件。

功能模块300此外还具有至少一个用于改变开关设备100的开关状态的电路340以及一控制单元350。其中，电路340可以整合在控制单元350内或者分配给这个控制单元。在本实施例中，电路340整合在控制单元350内。

控制单元350可以通过通信单元310从至少一个其他功能模块或至少一个耦合模块400接收关于被分配给该功能模块或耦合模块的开关设备200的开关状态信息。功能模块300的控制单元350此外还可通过通信单元310或通信单元310的通信接口向其他功能模块或耦合模块400传输开关指令SK，以便改变被分配给所述至少一个功能模块或所述至少一个耦合模块400的开关设备200的开关状态。

功能模块300有利地具有至少一个定时开关装置360。功能模块300的控制单元350可以通过这个定时开关装置360在特定的时间对所述至少一个其他功能模块或所述至少一个其他耦合模块400进行控制。其中，定时开关装置360优选使用一个用于控制该复合电路的开关设备100、200的电路图。为此，功能模块300有利地具有一个存有至少一个电路图的存储模块370。其中，该电路图可以是经预编程的电路图或可编程电路图。功能模块300或功能模块300的控制单元350具有一个未图示的输入单元，以便对该电路图进行编程。

存储模块370中的一或多个电路图如此设计，使得定时开关装置360可将各开关设备100、200的先后开关状态提供给控制装置350。

存储模块370中的电路图可以采用查找表，该查找表中包含有各开关设备100、200的先后开关状态。

功能模块300优选可以插接在分配给它的开关设备100上。但也可将功能模块300整合在分配给它的开关设备100内。

如图4所示，耦合模块400连接在功能模块300下游，用于对分配给耦合模块400的开关设备200的开关状态进行控制或询问。

用于开关设备控制的耦合模块400具有至少一个通信单元410和至少一个传感元件420，所述通信单元包括一个用于与至少一个功能模块或一其他耦合模块400通信的通信接口，所述传感元件用于询问被分配给耦合模块400的开关设备200的开关状态。通信单元410或所述通信接口可以采用无线或有线设计。

耦合模块400此外还具有至少一个用于改变开关设备200的开关状态的电路440和至少一个控制单元450。

控制单元450可以通过通信单元410或通信单元410的通信接口将经询问获得的开关设备200的开关状态传输给功能模块300，通过通信单元410或通信单元410的通信接口接收开关指令SK，以及借助开关指令SK来对用于改变开关设备200的开关状态的控制电路440进行控制，使得开关设备200实现与开关指令SK相符的开关状态。

控制单元450的设计较为简单。所述控制单元只是将接收自功能模块300的开关指令SK传输给电路440。功能模块300通过开关指令SK来控制连接在耦合模块400上的开关设备200的开关状态。

耦合模块400与功能模块300一样也可插接在分配给它的开关设备200、100上。耦合模块400也可整合在分配给它的开关设备430内。

功能模块300具有两个用于提供控制电流的控制电流接口。第一控制电流接口用于为功能模块300提供控制电流。其中，可由第一开关设备100或外部供电单元为功能模块输送控制电流。如果由分配给功能模块300的第一开关设备100输送控制电流，就可利用第一开关设备100的线圈接头A1`、A2`来完成这一操作。

在由第一开关设备100为功能模块300输送控制电流的情况下，不一定要为功能模块300设置用于检测第一开关设备100的开关状态的传感元件320。开关状态信息可以通过控制电流直接传输给功能模块300。如果由外部供电单元为功能模块300输送控制电流，就必须用功能模块300的传感元件320来检测第一开关设备100的开关状态。

功能模块300的第二控制电流接口用于将控制电流输送给相连的其他功能模块或其他耦合模块400，进而输送给其他开关设备200。此时，模块300、400系串联连接。

如图5所示，采用合适的连接线来实现功能模块300与耦合模块400之间的连接。

优选采用连接电缆(例如柔性扁平电缆510)来实现这种连接。作为替代方案，也可用(例如)跨接插塞来实现该电性连接。

如图5所示，在该星-三角组合体的三个接触器100、200中的每个接触器(即线路接触器、星形接触器和三角形接触器)上都插接有一个功能模块300或耦合模块400，这些模块对包括闭锁、启动和转换延迟在内的整个星-三角流程进行控制。各模块300、400之间仅设一条连接电缆510，通信以及控制电流的提供都通过这条连接电缆得到实现。

图6对图5所示的星-三角电路予以进一步说明。功能模块300对线路接触器100进行控制，该线路接触器与三相电动机M的绕组u1、v1和w1相连。星形接触器200和三角形接触器20则与三相电动机M的绕组u2、v2和w2相连。功能模块300通过耦合模块400对星形接触器或三角形接触器200进行控制。亦即，功能模块300对线路接触器100的开关状态进行直接控制，通过耦合模块400对分配给耦合模块400的接触器200的开关状态进行间接控制。F1表示三极电动机熔断器。

包含功能模块300和耦合模块400的组合式开关设备还可采用与上述星-三角电路类似的其他方案。用一个上述类型的功能模块300和至少一个上述类型的耦合模块400可以特别简单地实现多转速电动机启动器的电路、达兰德电路和可逆接触器电路等等。

这样，客户就可快速而可靠地安装这个由至少一个功能模块300和至少一个耦合模块400构成的系统，即使未经培训的人员也能实施这种安装工作。由于对耦合模块400的控制和输电均是通过功能模块300和耦合模块400之间以及各耦合模块400之间的连接线510来完成，因而不需要在其他开关设备200上设置其他控制接点。如果采用上述方式来构建这种用于开关设备控制的系统，就可随意安排主电路和控制电路的布线顺序。通过为耦合模块400布置合适的电路，可以产生对于星形控制或三角形控制而言一模一样的耦合模块，这就可以减小这些耦合模块400间的差异。具有相应机械结构的模块300、400可应用于各种尺寸的开关设备，特别是各种尺寸的接触器。

这种结构可广泛应用于接触器控制领域。

参考符号表

100第一开关设备

200第二开关设备

300功能模块

310通信单元

320传感元件

340第一电路

350控制单元

360定时开关装置

370存储模块

400耦合模块

410通信单元

420传感元件

440第二电路

450控制单元

510连接电缆

610询问线路

615控制线路

620辅助开关

630接触器

660延时继电器

SK开关指令

AE被传输信号

A1、A2线圈接头

A1`、A2`线圈接头

L1、L2、L3主电流输入路径

T1、T2、T3主电流输出路径

M电动机

u1、v1、w1电动机绕组接点

u1、v1、w1电动机绕组接点

F1三极熔断器

Claims (14)

1.一种用于开关设备控制的功能模块（300），其特征在于，所述功能模块（300）具有：

一通信单元（310），所述通信单元包括一用于与至少一个其他功能模块和/或至少一个耦合模块（400）通信的通信接口，

一与所述通信单元（310）相连的控制单元（350），所述控制单元用于接收从所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块（400）传输到所述通信单元（310）的信号（AE），并通过所述通信单元（310）将开关指令（SK）传输给所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块（400），

一用于与一第一开关设备（100）或一外部供电单元建立电性连接的第一控制电流接口，及

一用于为所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块（400）提供控制电流的第二控制电流接口。

2.根据权利要求1所述的功能模块（300），其特征在于，

所述第二控制电流接口整合在所述通信单元（310）的通信接口中，或者所述通信单元（310）的通信接口整合在所述第二控制电流接口中。

3.根据权利要求1或2所述的功能模块（300），其特征在于，

所述功能模块（300）与所述第一开关设备（100）电性相连和/或机械相连，以便通过一分配给所述控制单元（350）的传感元件（320）来检测所述第一开关设备（100）的开关状态并将开关指令（SK）传输给所述第一开关设备（100）。

4.根据权利要求3所述的功能模块（300），其特征在于，

所述控制单元（350）用于根据所述传感元件（320）所检测到的被测变量和接收到的所述信号（AE）来确定所述第一开关设备（100）的开关状态和/或至少一个第二开关设备（200）的开关状态，所述至少一个第二开关设备与所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块（400）电性相连，其中，所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块（400）具有一用于检测所述至少一个第二开关设备（200）的开关状态的传感元件（420）。

5.根据权利要求1所述的功能模块（300），其特征在于，

所述功能模块（300）的控制单元（350）用于通过一开关指令（SK）来操纵一第一电路（340），以便改变所述第一开关设备（100）的开关状态，以及通过至少一个开关指令（SK）来操纵至少一个第二电路（440），以便改变所述至少一个第二开关设备（200）的开关状态。

6.根据权利要求5所述的功能模块（300），其特征在于，

所述功能模块（300）或所述功能模块（300）的控制单元（350）具有一定时开关装置（360），以便将一开关指令（SK）传输给所述第一电路（340）和所述第一开关设备（100），以及/或者根据检测到的开关状态和/或所述第一开关设备（100）传输到所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块（400）上的输入控制信号将一开关指令（SK）传输给所述至少一个第二电路（440）和所述至少一个第二开关设备（200）。

7.根据权利要求6所述的功能模块（300），其特征在于，

所述定时开关装置（360）与存储在所述功能模块（300）的一存储模块（370）或存储在所述功能模块（300）的控制单元（350）中的一预编程或可预编程电路图相连，以便根据所述电路图将所述各开关设备（100，200）的预设开关状态提供给所述控制装置（350）。

8.根据权利要求5所述的功能模块（300），其特征在于，

所述功能模块（300）用于通过分配给所述功能模块（300）的第一开关设备（100）的线圈接头（A1`，A2`）来控制所述第一开关设备（100）的开关状态，以及/或者通过分配给所述至少一个其他功能模块和/或所述至少一个耦合模块（400）的所述第二开关设备（200）的线圈接头（A1`，A2`）来控制所述第二开关设备（200）的开关状态。

9.根据权利要求1所述的功能模块（300），其特征在于，

所述功能模块（300）以可拆卸的方式固定在所述第一开关设备（100）上以建立所述电性连接和/或机械连接，或者整合在所述第一开关设备（100）内。

10.一种用于开关设备控制的耦合模块（400），其特征在于，

所述耦合模块（400）具有一通信单元（410）和一与所述通信单元（410）相连的控制单元（450），其中，所述控制单元（450）分配有一传感元件（420），所述传感元件用于检测一分配给所述耦合模块的第二开关设备（200）的开关状态，所述通信单元（410）具有一用于与至少一个功能模块（300）通信的第一通信接口和一用于与至少一个其他耦合模块通信的第二通信接口，所述控制单元（450）用于通过所述通信单元（410）将检测到的所述第二开关设备（200）的开关状态传输给所述功能模块（300）或所述至少一个其他耦合模块，所述控制单元（450）分配有一电路（440），借助一经由所述通信单元（410）接收到的开关指令（SK）可对所述电路（440）进行操纵，以便改变所述第二开关设备（200）的开关状态，所述耦合模块具有两个控制电流接口。

11.根据权利要求10所述的耦合模块（400），其特征在于，

所述耦合模块（400）以可拆卸的方式固定在所述第二开关设备（200）上以建立一电性连接和/或机械连接，或者整合在所述第二开关设备（200）内。

12.根据权利要求1所述的功能模块（300）或者根据权利要求10或11所述的耦合模块（400），其特征在于，

所述功能模块或所述耦合模块具有一用于接触对应的开关设备（100，200）的主电流路径（L1，L2，L3；T1，T2，T3）的装置，其中，所述用于接触所述主电流路径（L1，L2，L3；T1，T2，T3）的装置与所述功能模块（300）或所述耦合模块（400）的控制单元（350，450）耦合，以便用分配给所述控制单元（350，450）的传感元件（320，420）来检测所述对应的开关设备（100，200）的状态并根据检测到的所述对应的开关设备（100，200）的状态来控制另一开关设备。

13.一种用于开关设备控制的系统，其特征在于，

所述系统具有至少一个根据权利要求1至9中任一项权利要求所述的功能模块（300）和至少一个根据权利要求10至12中任一项权利要求所述的耦合模块（400），所述功能模块和所述耦合模块通过多个包含有相应通信接口的通信单元（310，410）以及多个用于传输一控制电流的控制电流接口彼此相连。

14.根据权利要求13所述的用于开关设备控制的系统，其特征在于，

所述至少一个功能模块（300）和所述至少一个耦合模块（400）借助一连接电缆（510）和/或一跨接插塞彼此相连。