CN103975407A - 安全的电机起动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有带有第一接口（11）的安全评估仪器（1）和带有第四接口（21）的安全的开关仪器（2）的安全的电机起动器，其中安全的开关仪器（2）能够可靠地控制耗电器（4）的供电电压，其中安全评估仪器（1）能够经由第一接口（11）将控制命令发送给安全的开关仪器（2）的第四接口（21）。为了提供改进的电机起动器而提出，电机起动器还包括连接模块（3），该连接模块包括第二和第三接口（31，32），其中第二接口（31）与第三接口（32）导电连接，其中安全评估仪器（1）能够与连接模块（3）机械联接，从而建立在第一和第二接口（11，31）之间的导电连接，并且安全的开关仪器（2）能够与连接模块（3）机械联接，从而建立在第三和第四接口（32，21）之间的导电连接，使得在安全评估仪器（1）和安全的开关仪器（2）与连接模块（3）联接的状态下，存在第一和第四接口（11，21）之间经由连接模块（3）的导电连接，从而能够将控制命令从安全评估仪器（1）经由连接模块（3）发送给安全的开关仪器（2）。

Description

安全的电机起动器

技术领域

本发明涉及一种可靠地电机起动器和一种用于可靠地控制耗电器的供电电压的方法。

背景技术

在工业自动化技术的领域中使用电机起动器，借助该电机起动器能够进行对电动机负载的操作方面的通断。在此，借助电机起动器的开关仪器控制耗电器，尤其是电机的供电电压，即接通或断开。通过相应的实施方案也能够借助电机起动器满足根据EN 13849或IEC 61508的安全相关的应用。

对于安全指向的应用而言，电机起动器必须构成为安全的。因为电机起动器构成安全的，所以需要制造电机起动器的冗余。例如将用于相同功能的开关仪器的两个标准的开关机构（开关元件）串联。此外如果将两个开关机构构成为是不同的，那么存在多样的系统。因为开关仪器构成为安全的，该开关仪器因此包括用于通断导线的至少两个开关机构。

冗余的多样的电机起动器的一个实例是，西门子公司的仪器系列ET200S的F起动器。在该电机起动器中，通过将功率开关与过压触发器和保护器串联地布置来实现冗余和多样性。

经由分散布置的传感器（例如紧急停止按键）能够借助于传感器信号进行电机起动器的操控，使得电机起动器能够相应地做出反应。

在安全的电机起动器中，借助于电机起动器的安全评估仪器进行这种传感器信号的评估。该安全评估仪器为此在输入端侧与传感器连接并且在输出端侧与电动机控制仪器的安全的开关仪器连接。安全评估仪器的目的是可靠地处理传感器的传感器信号并且可靠地监控该传感器。此外，安全评估仪器的目的是可靠地监控电机起动器的安全的开关仪器的符合规定的功能。如果例如存在对安全的开关仪器的两个开关机构中的一个的焊接，那么能够通过安全评估仪器防止两个开关机构的再次接通。

如今，借助于两个仪器的用户方面的布线进行安全评估仪器与安全的开关仪器的连接。然而这引起客户产生耗费的提高以及故障的风险。此外，必要时产生用于对有错误的接线的消除错误的附加的耗费和/或通过以保护的方式布设线缆引起的附加耗费。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的电机起动器。特别地，应当将客户方面的耗费以及制造成本保持得较低。

该目的通过根据权利要求1所述的设备来实现，即通过具有安全评估仪器和安全的开关仪器的安全的电机起动器来实现，其中安全的开关仪器包括第四接口并且能够可靠地控制耗电器的供电电压，并且安全评估仪器包括第一接口并且能够经由第一接口将控制命令发送给安全的开关仪器的第四接口，其中电机起动器还包括连接模块，该连接模块包括第二和第三接口，其中第二接口与第三接口导电连接，其中连接模块能够与安全评估仪器和安全的开关仪器机械地联接，其中通过安全评估仪器与连接模块的机械联接能够建立在第一和第二接口之间的导电连接，并且通过安全的开关仪器与连接模块的机械的联接能够建立在第三和第四接口之间的导电连接，从而在安全评估仪器和安全的开关仪器与连接模块联接的状态下，存在在第一和第四接口之间经由连接模块而导电连接，进而能够使安全评估仪器的控制命令经由连接模块发送给安全的开关仪器，以及通过根据权利要求9所述的方法来实现，即通过用于通过安全的电机起动器控制耗电器的供电电压的方法来实现，该电机起动器包括安全评估仪器和安全的开关仪器，其中安全的开关仪器包括第四接口并且能够可靠地控制耗电器的供电电压，并且安全评估仪器包括第一接口并且能够经由第一接口将控制命令发送给安全的开关仪器的第四接口，其中电机起动器还包括连接模块，该连接模块包括第二和第三接口，其中第二接口与第三接口导电连接，其中安全评估仪器能够与连接模块机械地联接，从而建立在第一和第二接口之间的导电连接，并且安全的开关仪器与连接模块机械地联接，从而建立在第三和第四接口之间的导电连接，进而存在第一和第四接口之间经由连接模块的导电连接。

本发明的有利的改进形式在从属权利要求2至8和10至13中说明。

在根据本发明的电机起动器中，借助于连接模块实现安全的开关仪器与安全评估仪器的电连接。为此，安全评估仪器以及安全的开关仪器与连接模块机械地联接。在机械联接期间，还进行所参与的接口的电接触。经由安全评估仪器的第一接口建立至连接模块的第二接口的导电连接。连接模块的第二接口与连接模块的第三接口导电连接。第三接口在安全的开关仪器与连接模块联接的状态下与安全的开关仪器的第四接口导电连接。因此，在仪器联接的状态下存在第一接口和第四接口之间的导电连接，从而使得安全评估仪器能够经由连接模块将信号发送给安全的开关仪器。

因此，应用者需要仅将安全评估仪器以及安全的开关仪器与连接模块联接，以便建立安全评估仪器与安全的开关仪器之间的必要的电连接。

在此优选的是，安全评估仪器的以控制命令为特征的信号未改变地经由连接模块递送至安全的开关仪器，即经过连接模块的信号不发生改变。

第二和第三接口之间的连接优选借助于连续的导线实现。如果将多种信号类型由安全评估仪器传输到安全的开关仪器，那么优选在第二和第三接口之间存在多个连续的导线。

耗电器尤其是电机。

在本发明的一个有利的实施方式中，连接模块的第二和第三接口之间的导电连接在连接模块的壳体内部被引导。连接模块尤其由喷射浇注材料构成并且不能够与导线等同。特别地，连接模块基本上具有安全评估仪器的和安全的开关仪器共同的结构宽度。优选地，连接模块的关于朝向安全评估仪器和朝向安全的开关仪器的一侧的侧面小于50mm，尤其为大约45mm。

在本发明的另一有利的实施方式中，能够借助于安全评估仪器的控制命令切断安全的开关仪器的供电电压，从而使得耗电器的经由安全的开关仪器控制的供电电压被切断。通过断开安全的开关仪器的供电电压自动地切断耗电器的供电电压。在此，能够单极地或双极地断开安全的开关仪器。

在本发明的另一有利的实施方式中，能够借助于安全评估仪器的控制命令直接地和/或经由安全的开关仪器的处理单元来操控安全的开关仪器的至少一个开关机构，从而能够切断耗电器的经由安全的开关仪器的开关机构控制的供电电压。

因此，安全评估仪器经由连接模块对安全的开关仪器的作用能够：

a）一方面借助于控制命令经由直接地切断供电电压来进行和/或

b）借助于在处理单元中的控制命令的处理来进行。

在借助于控制命令直接地断开供电电压的情况下，直接地通过安全评估仪器的以控制命令为特征的信号来操控开关仪器的开关机构。因此，在安全的开关仪器的处理单元中不对以控制信号为特征的信号的进行处理。

如果相反地，以控制命令为特征的信号为进一步处理而输送给处理单元，那么能够借助处理单元（控制器）通过安全的开关仪器对耗电器的供电电压产生安全的作用。在存在安全评估仪器的控制命令的情况下，例如能够借助于处理单元通过开关仪器来接触保护地（Kontaktschonendes）切断供电电压。为此，例如能够操控安全的开关仪器的另一开关机构。

两种可行方案同样能够组合，使得首先通过处理单元进行经由开关仪器的第一开关机构的接触保护的供电电压的切断，并且此后直接切断开关仪器的控制供电电压的第二开关机构。

在本发明的另一有利的实施方式中，在安全评估仪器的和开关仪器与连接模块联接的状态下，安全评估仪器经由第一和第四接口之间的导电连接测定开关仪器的至少一个开关机构的开关位置。

为此，同样地通过连接模块建立在第四和第一接口之间的导电连接，从而能够传输评估信号。评估信号优选仅通过连接模块来递送，即在处理模块中不进行信号的进一步的处理/分析。为此，能够优选地使用用于传递控制命令的现有的导电连接。但是同样能够考虑的是，通过连接模块提供单独的导电连接，使得接口分别具有至少两个单独的接触位置。在连接模块中因此引导两条导线。

在本发明的另一有利的实施方式中，安全评估仪器和安全的开关仪器与连接模块之间的机械联接是能解除的连接。通过将仪器与连接模块解除尤其不应当引起仪器以及连接模块的损坏。

在将安全评估仪器与连接模块机械联接并且安全的开关仪器与连接模块机械地联接的情况下，尤其建立在所参与的仪器与连接模块之间的机械固定的连接，从而防止仪器与连接模块无意的分开。机械固定的联接例如借助于部件彼此间的旋紧或卡接（形状配合）来进行。然而，该固定的连接能够再次被解除，使得不引起所参与的部件的损坏。

在本发明的另一有利的实施方式中，连接模块的第二和第三接口设置在连接模块的相同的侧面上。

在本发明的另一有利的实施方式中，安全评估仪器能够与至少一个传感器连接，从而通过传感器的施加在安全评估仪器上的传感器信号能够触发控制信号的输出。

因此，通过传感器能够将传感器信号输出给信号评估仪器，从而使得安全评估仪器由此能够将控制命令输出给安全的开关仪器，从而切断耗电器的供电电压。

附图说明

下面，根据附图中描述的实施例详细描述和阐明本发明和本发明的设计方案。其示出：

图1示出安全的电机起动器的示意结构图，和

图2示出电机起动器的立体图。

具体实施方式

图1示出安全的电机起动器的示意结构图。借助于电机起动器能够以安全指向的方式操控耗电器4（例如电动机）。为此，电机起动器包括安全评估仪器1，连接模块3以及安全的开关仪器2。

安全评估仪器1在输入端侧13与传感器5连接（例如紧急停止按键）。

安全的开关仪器2在输入端侧22与耗电器4的供电网络6连接并且在输出端侧23与耗电器4连接，从而经由开关仪器2引导控制耗电器4的能量供应。开关仪器2能够借助于两个串联的开关机构24，25分别切断至耗电器4的能量供应进而切断至耗电器4的供电电压。

安全的开关仪器2以安全指向的方式构成，从而可靠地根据IEC61508切断耗电器4的供电电压。

安全评估仪器1具有第一接口11。安全的开关仪器2具有第四接口21。连接模块3包括第二和第三接口31，32。现在，为了将安全评估仪器1与安全的开关仪器2电连接，用户需要仅将安全评估仪器1以及安全的开关仪器2与连接模块3机械的联接。通过机械的联接，第一接口11与第二接口31导电连接并且第三接口32与第四接口21导电连接。因此第二接口31与第三接口32导电连接，那么现在能够将安全评估仪器1的经由第一接口11输出的信号传输到第四接口21，使得该信号存在于开关仪器2。

第二和第三接口31，32之间的连接33是连续的连接，即在连接模块3中对待传输的信号的不进行处理。

在安全评估仪器1和安全的开关仪器2之间优选不进行经由连接模块3的借助于协议（例如AS-i，IO-Link，Profinet等）的通信。

为了将安全评估仪器1与安全的开关仪器2电连接，用户需要仅将安全评估仪器1和安全的开关仪器2与连接模块3机械地联接。通过将两个仪器1，2与连接模块3机械地联接最终建立第一接口11与第四接口21之间的电连接。

所绘出的状态示出安全评估仪器1的和安全的开关仪器2与连接模块3的联接的状态。

如果期望例如通过操作紧急停止按键（传感器5）切断耗电器4（通过操作传感器5产生传感器信号），那么安全评估仪器1识别传感器5的操作并且随后生成用于开关仪器2的控制命令。根据传感器5的传感器信号，安全评估仪器1的处理单元12尤其识别：应当切断耗电器4。处理单元12随后将控制命令经由第一接口11输出给安全的开关仪器2。该控制命令借助于控制信号经由第一接口11传输至第四接口21，使得安全的开关仪器2接收控制信号进而接收信号评估仪器1的控制命令。

现在，借助于控制信号要么能够直接地操控第一开关机构24并且/要么操控开关仪器2的第二开关机构25。同样地，能够由开关仪器2的处理单元26首先接收和评估控制命令，从而通过处理单元26进行经由第一开关机构24和/或第二开关机构26接触保护地切断耗电器4的供电电压。为此，处理单元26相应地操控第一和/或第二开关机构24，25。由于安全评估仪器1的控制命令，因此能够打开第一和/或第二开关机构24，25的接触，从而为耗电器4切断供电电压。

此外，通过连接模块3建立安全评估仪器1的第一接口11和开关仪器2的第四接口21之间的导电连接，使得安全评估仪器1能够测定开关仪器2的第一和第二开关机构24，25的开关位置。为此，连接模块3具有单独的导线。第二接口31和第三接口32之间的导电连接33因此包括两条导线，一条用于安全评估仪器1的控制命令并且一条用于监控第一和第二开关机构24，25的开关位置。

同样能够考虑的是，第二接口31与第三接口32借助仅利用一条导线连接或利用多条掉线连接。每个连接模块的导线优选在相应的接口11，21，31，32上存在相应的接触。

连接模块3的导线在连接模块3的壳体30之内被引导。

图2示出根据图1的电机起动器的立体图。所绘出的电机起动器示出安全评估仪器1与连接模块3的联接的状态和安全的开关仪器2与连接模块3的联接的状态。连接模块3的第二和第三接口位于连接模块3的相同的侧面上，使得安全评估仪器1以及安全的开关仪器2经由连接模块3的相同的侧面建立与该连接模块的机械的和电的连接。连接模块3的结构宽度基本上与安全评估仪器1和安全的开关仪器2共同的结构宽度相同。连接模块3的与第二和第三接口相对置的侧面具有用于固定在装配轨道上的设备。

Claims (13)

1.一种安全的电机起动器，具有安全评估仪器(1)和安全的开关仪器(2)，其中所述安全的开关仪器(2)包括第四接口(21)并且能够安全地控制耗电器(4)的供电电压，并且所述安全评估仪器(1)包括第一接口(11)并且能够经由所述第一接口(11)将控制命令发送给所述安全的开关仪器(2)的所述第四接口(21)，

其特征在于，所述电机起动器还包括连接模块(3)，所述连接模块包括第二和第三接口(31，32)，其中所述第二接口(31)与所述第三接口(32)导电连接，其中所述连接模块(3)能够与所述安全评估仪器(1)和所述安全的开关仪器(2)机械联接，其中通过所述安全评估仪器(1)与所述连接模块(3)的所述机械联接能够建立在所述第一和所述第二接口(11，31)之间的导电连接，并且通过所述安全的开关仪器(2)与所述连接模块(3)的所述机械联接能够建立在所述第三和所述第四接口(32，21)之间的导电连接，从而在所述安全评估仪器(1)和所述安全的开关仪器(2)与所述连接模块(3)联接的状态下，存在所述第一和所述第四接口(11，21)之间经由所述连接模块(3)的导电连接，进而能够将所述控制命令从所述安全评估仪器(1)经由所述连接模块(3)发送给所述安全的开关仪器(2)。

2.根据权利要求1所述的安全的电机起动器，其中所述连接模块(3)的所述第二和所述第三接口之间的所述导电连接(33)在所述连接模块(3)的壳体(30)的内部引导。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的安全的电机起动器，其中借助所述安全评估仪器(1)的所述控制命令能够切断所述安全的开关仪器(2)的供电电压，从而能够切断所述耗电器(4)的经由所述安全的开关仪器(2)控制的所述供电电压。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的安全的电机起动器，其中能够借助所述安全评估仪器(1)的所述控制命令直接地和/或经由所述安全的开关仪器(2)的处理单元(26)来操控所述安全的开关仪器(2)的至少一个开关机构(24，25)，从而能够切断所述耗电器(4)的经由所述安全的开关仪器(2)的所述开关机构(24，25)控制的所述供电电压。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的安全的电机起动器，其中在所述安全评估仪器(1)的和所述开关仪器(2)与所述连接模块(3)联接的状态下，所述安全评估仪器(1)能够经由所述第一和所述第四接口(11，21)之间的导电连接测定所述开关仪器(2)的至少一个开关机构(24，25)的开关位置。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的安全的电机起动器，其中所述安全评估仪器(1)和所述安全的开关仪器(2)与所述连接模块(3)之间的所述机械联接是能解除的连接。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的安全的电机起动器，其中所述连接模块(3)的所述第二和所述第三接口(31，32)布置在所述连接模块(3)的相同的侧面上。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的安全的电机起动器，其中所述安全评估仪器(1)能够与至少一个传感器(5)连接，从而能够通过所述传感器(5)的施加在所述安全评估仪器(1)上的传感器信号触发所述控制信号的输出。

9.一种用于通过安全的电机起动器控制耗电器(4)的供电电压的方法，所述电机起动器包括安全评估仪器(1)和安全的开关仪器(2)，其中所述安全的开关仪器(2)包括两个开关机构(24，25)和第四接口(21)并且能够可靠地控制所述耗电器(4)的所述供电电压，并且所述安全评估仪器(1)包括第一接口(11)并且能够经由所述第一接口(11)将控制命令发送给所述安全的开关仪器(2)的所述第四接口(21)，

其特征在于，所述电机起动器还包括连接模块(3)，所述连接模块包括第二和所述第三接口(31，32)，其中所述第二接口(31)与所述第三接口(32)导电连接，其中所述安全评估仪器(1)能够与所述连接模块(3)机械联接，从而建立在所述第一和所述第二接口(11，31)之间的导电连接，并且所述安全的开关仪器(2)与所述连接模块(3)机械联接，从而建立在所述第三和所述第四接口(32，21)之间的导电连接，进而存在所述第一和所述第四接口(11，21)之间经由所述连接模块(3)的导电连接。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述安全评估仪器(1)经由所述连接模块(3)将所述控制命令发送给所述开关仪器(2)。

11.根据权利要求9或10中的任一项所述的方法，其中能够借助所述安全评估仪器(1)的所述控制命令直接地和/或经由所述安全的开关仪器(2)的处理单元(26)操控所述安全的开关仪器(2)的开关机构(24，25)，从而能够切断耗电器(4)的经由所述安全的开关仪器(2)的所述开关机构(24，25)控制的所述供电电压。

12.根据权利要求9至11中的任一项所述的方法，其中所述安全评估仪器(1)能够经由所述第一和所述第四接口(11，21)之间的导电连接测定所述开关仪器(2)的所述开关机构(24，25)的开关位置。

13.根据权利要求9至12中的任一项所述的方法，其中所述安全评估仪器(1)能够与至少一个传感器(5)连接并且通过所述传感器(5)的施加在所述安全评估仪器(1)上的传感器信号触发所述控制信号的输出。