CN104467616A - 致动器组件 - Google Patents

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Abstract

一种致动器组件，包括：电力装置(2)；由电力装置(2)来供电的致动器(4)，该电力装置(2)适于提供致动器(4)的工作运动；运动传感器装置(6)；用于测量致动器(4)的静止时间的定时装置(8)；安全装置(10)，该安全装置(10)用于将致动器组件选择性地控制成操作状态和阻止致动器(4)的工作运动的安全状态，该安全装置(10)适于在致动器的静止时间超过预定的过程安全时间的情况下阻止致动器组件的操作状态。致动器组件还包括激活装置(12)，该激活装置(12)适于在静止时间超过预定的激活时间的情况下控制电力装置(2)以提供致动器(4)的激活运动。

Description

致动器组件
技术领域
本发明涉及致动器组件。 
背景技术
与已知的致动器组件相关联的问题之一为：如果已知的致动器组件的致动器在致动器组件的操作状态期间长时间静止不动，则该致动器组件转移至阻止致动器的工作运动的安全状态。所述至安全状态的转移由对安全完整性等级(SIL)的需求所致。从安全状态转回至允许致动器的工作运动的操作状态需要时间，并且因此致动器组件的快速启动为不可能的。 
发明内容
本发明的目的为提供一种致动器组件使得解决以上问题。通过以下描述的致动器组件来实现本发明的该目的。 
本发明是基于提供具有激活装置的致动器组件的构思，该激活装置适于在致动器组件的操作状态期间监测致动器的静止时间，并且适于在静止时间超过预定的激活时间的情况下控制电力装置以提供致动器的激活运动，该激活时间短于或等于过程安全时间，该激活运动为小运动而同时大到足以被运动传感器装置检测到。 
本发明的致动器组件的优点在于：致动器组件能够保持在操作状态下而不管致动器的工作运动，并且仍然能够满足对所期望的安全完整性等级的需求。
附图说明 
图1为示出了根据本发明的实施方式的致动器组件的示意图。 
具体实施方式
以下将参照示出了根据本发明的实施方式的致动器组件的附图1通过优选实施方式来对本发明进行更详细地描述。 
图1的致动器组件包括：电力装置2、致动器4、运动传感器装置6、定时装置8、安全装置10以及激活装置12。通过电力装置2对致动器4进行供电。电力装置2适于提供致动器4的工作运动。运动传感器装置6适于监测致动器4的运动，运动传感器装置6包括运动传感器单元61和62。运动传感器装置6适于响应于致动器4的运动提供运动传感器信号。定时装置8适于接收运动传感器信号并且基于该运动传感器信号来测量致动器4的静止时间，致动器的静止时间表示在致动器4的先前运动之后过去的时间。安全装置10适于将致动器组件选择性地控制成允许致动器4的工作运动的操作状态和阻止致动器4的工作运动的安全状态。安全装置10还适于监测致动器的静止时间并且在致动器的静止时间超过预定的过程安全时间的情况下阻止致动器组件的操作状态。 
在实施方式中，定时装置通过测量来自运动传感器装置的信号不发生改变的时段的长度来测量致动器的静止时间。 
激活装置12适于在致动器组件的操作状态期间监测致动器的静止时间，并且适于在静止时间超过预定的激活时间的情况下控制电力装置2来提供致动器4的激活运动。根据该实施方式，激活装置可以适于仅在致动器组件的操作状态期间或者总是在激活装置接通时来监测致动器的静止时间。激活时间短于或等于过程安全时间。激活运动为小运动而同时大到足以被运动传感器装置6检测到。激活运动比工作运动小。激活运动的目的是为了证实运动传感器装置6在运作。 
选择激活运动的幅度选择为使得执行激活运动是安全的并且不会干扰使用致动器组件的过程。在实施方式中，将激活运动的幅度选择为可被运动传感器装置检测到的最小运动。 
在本文中，过程安全时间为对于被监测的过程从正常状态转为能够引起危险的状态会花费的最短时间段。正常状态为过程所引起的风险针对其意在的应用而言充分低的状态。这意味着该过程安全时间为可用来在故障的情况下将致动器组件转移至安全状态的时间量。致动器组件不 能在过程安全时间内从安全改变为危险。根据实施方式，过程安全时间可以从数毫秒变化为几分钟。 
安全装置10适于通过控制激活装置12来提供致动器4的激活运动。致动器4的激活运动为在相同位置处开始和结束的往复运动。因此，即使在多个激活运动之后，致动器4也保持在相同位置。在对致动器的移动无限制的替代实施方式中，激活运动可以是单向的并且每次可以在相同方向上执行。 
在图1中，电力装置2、定时装置8、安全装置10以及激活装置12被描绘为独立的单元。然而，在替代实施方式中，可以将所述几个单元组合成较大的单元。例如，可以将激活装置并入电力装置或者安全装置中，或者可以将激活装置的功能中的一部分功能并入电力装置中而将激活装置的剩余功能并入安全装置中。还可以将定时装置并入安全装置中，和/或将定时装置并入激活装置中。 
安全装置10适于在将致动器组件控制成操作状态之前控制电力装置2以提供致动器4的激活运动，其中，安全装置10适于仅在运动传感器装置6检测到激活运动时将致动器组件控制成操作状态。如果运动传感器装置6未检测到由电力装置2产生的激活运动，则安全装置10得出结论为：运动传感器装置6中存在故障，在这种情况下转移至操作状态是不安全的。 
安全装置可以适于间接地控制电力装置以提供激活运动。安全装置可以简单地通知电源装置关于转移成操作状态的意图，其中，电力装置响应于与该意图相关的信息而执行激活运动。 
在实施方式中，安全装置适于仅在已经证实了运动传感器装置的正常运作之后允许转移成操作状态，而不管致动器的静止时间。在所述实施方式中，安全装置适于总是在将致动器组件控制成操作状态之前提供致动器的激活运动，其中，仅在运动传感器装置检测到激活运动时将致动器组件控制成操作状态。在激活装置适于总是监测致动器的静止时间的替代实施方式中，安全装置仅在致动器的静止时间超过过程安全时间的情况下需要转移至操作状态之前的激活运动。 
在图1的实施方式中，电力装置2在安全状态下处于断开。由于电力装置2未被通电，所以在该安全状态下致动器4的任何运动被阻止。 安全装置10适于提供仅允许致动器4的激活运动的用于致动器组件的中间状态。该中间状态使得能够在转移至操作状态之前证实运动传感器6的正常运作。 
在实施方式中，可以通过允许致动器组件的操作状态达有限时间来从安全状态启动致动器，以便通过执行激活运动来证实运动传感器装置的正常运作。仅在已经证实了运动传感器的正常运作之后才允许连续的操作状态。所述有限时间可以仅短于或等于过程安全时间。 
在替代实施方式中，安全装置可以适于在安全状态下允许致动器的激活运动。这自然需要在安全状态下对电力装置进行通电。 
如果当致动器的静止时间超过预定的过程安全时间时致动器组件处于操作状态，则安全装置10将致动器组件控制成安全状态。在替代实施方式中，安全装置将致动器组件控制成仅允许致动器的激活运动的中间状态。 
运动传感器单元61和62相互独立。因此，运动传感器6为冗余运动传感器装置。在替代实施方式中，运动传感器装置可以包括仅一个运动传感器单元或者多于两个的运动传感器单元。 
对于运动传感器单元61和62中的每一个运动传感器单元的平均失效前时间(MTTF)为106小时，即百万小时。因此，两个运动传感器单元在10小时期间发生故障的概率为约10-10。 
当对于运动传感器装置的每个运动传感器单元而言MTTF已知时，可以计算致动器组件的安全完整性等级(SIL)的上限。可以通过增加独立的运动传感器单元的数量和/或选择具有较高MTTF的运动传感器单元来改进安全完整性等级。因此，只要其他设备和开发过程能够被显示为对于给定SIL为足够的，就可以通过运动传感器装置的适当设计来实现期望的安全完整性等级。 
运动传感器单元61和62包括高阈值逻辑编码器或HTL编码器。在替代实施方式中，运动传感器装置可以包括另一种类型的数字编码器或模拟编码器。 
电力装置2包括频率转换器。在替代实施方式中，电力装置可以包括可控直流电源或能够对致动器进行可控供电的一些其他设备。致动器 4包括旋转电机，其中，运动传感器装置6适于监测旋转电机的轴41的旋转。在替代实施方式中，致动器可以包括线性电动机，其中，运动传感器装置适于监测电机的直线运动。 
对本领域内技术人员将明显的是，可以用各种方式来实现该创造性构思。本发明及其实施方式不限于上述示例，然而可以在权利要求的范围内变化。 

Claims (13)

1.一种致动器组件，包括：
电力装置(2)；
致动器(4)，所述致动器(4)由所述电力装置(2)来供电，所述电力装置(2)适于提供所述致动器(4)的工作运动；
运动传感器装置(6)，所述运动传感器装置(6)用于监测所述致动器(4)的运动，所述运动传感器装置(6)包括至少一个运动传感器单元(61、62)，所述运动传感器装置(6)适于响应于所述致动器(4)的运动而提供运动传感器信号；
定时装置(8)，所述定时装置(8)用于接收所述运动传感器信号并且基于所述运动传感器信号测量所述致动器(4)的静止时间，所述致动器的所述静止时间表示在所述致动器(4)的先前运动之后过去的时间；以及
安全装置(10)，所述安全装置(10)用于将所述致动器组件选择性地控制成允许所述致动器(4)的工作运动的操作状态和阻止所述致动器(4)的工作运动的安全状态，所述安全装置(10)适于监测所述致动器的所述静止时间并且在所述致动器的所述静止时间超过预定的过程安全时间的情况下阻止所述致动器组件的所述操作状态，其特征在于，
所述致动器组件还包括激活装置(12)，所述激活装置(12)适于在所述致动器组件的操作状态期间监测所述致动器的静止时间并且在所述静止时间超过预定的激活时间的情况下控制所述电力装置(2)以提供所述致动器(4)的激活运动，所述激活时间短于或者等于所述过程安全时间，所述激活运动为小运动而同时大到足以被所述运动传感器装置(6)检测到。
2.根据权利要求1所述的致动器组件，其特征在于，所述安全装置(10)适于阻止所述致动器组件的所述操作状态，使得如果当所述致动器的所述静止时间超过所述预定的过程安全时间时所述致动器组件处于所述操作状态，则所述安全装置(10)将所述致动器组件控制成所述安全状态。
3.根据权利要求1或2所述的致动器组件，其特征在于，所述安全装置(10)还适于将所述致动器组件选择性地控制成仅允许所述致动器(4)的激活运动的中间状态，所述中间状态使得能够在转移至操作状态之前证实所述运动传感器装置(6)的正常运作。
4.根据权利要求1或2所述的致动器组件，其特征在于，所述安全装置(10)适于通过允许所述致动器组件的操作状态达有限时间来允许所述致动器组件从断开状态启动以便通过激活运动来证实所述运动传感器装置(6)的正常运作，所述有限时间短于或等于所述过程安全时间。
5.根据权利要求1或2所述的致动器组件，其特征在于，所述安全装置(10)适于在将所述致动器组件控制成操作状态之前控制所述电力装置(2)以提供所述致动器(4)的激活运动，其中，所述安全装置(10)适于仅在所述运动传感器装置(6)检测到所述激活运动的情况下将所述致动器组件控制成所述操作状态。
6.根据权利要求5所述的致动器组件，其特征在于，所述安全装置(10)适于仅在所述致动器的所述静止时间超过所述预定的过程安全时间的情况下在将所述致动器组件控制成操作状态之前控制所述电力装置(2)以提供所述致动器(4)的激活运动。
7.根据权利要求5所述的致动器组件，其特征在于，所述安全装置(10)适于通过控制所述激活装置(12)来提供所述致动器(4)的所述激活运动。
8.根据权利要求1或2所述的致动器组件，其特征在于，所述致动器(4)的所述激活运动为往复运动。
9.根据权利要求8所述的致动器组件，其特征在于，所述致动器(4)的所述激活运动为在相同位置处开始和结束的可逆往复运动。
10.根据权利要求1或2所述的致动器组件，其特征在于，所述运动传感器装置(6)为包括多个相互独立的运动传感器单元(61、62)的冗余运动传感器装置。
11.根据权利要求1或2所述的致动器组件，其特征在于，所述运动传感器装置(6)包括数字编码器。
12.根据权利要求11所述的致动器组件，其特征在于，所述运动传感器装置(6)包括高阈值逻辑编码器。
13.根据权利要求1或2所述的致动器组件，其特征在于，所述电力装置(2)包括频率转换器。
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