CN106527251B - 用于控制开关元件的控制设备 - Google Patents

Abstract

为了避免另外的成本，特别是太早替换开关元件，优选地机械开关元件，或对其的昂贵的监测措施，本发明提供一种控制开关元件的控制设备，所述开关元件特别是机械继电器，所述控制设备具有用于设置负载级的操作单元，在所述负载级，所述开关元件能被操作；用于计算第一数值和用于确定第二数值的控制单元，所述第一数值反映基于设置的负载级估计的开关元件的期望的开关循环，以及所述第一数值对应于取决于所述设置的负载级的所述开关元件的期望的使用寿命，以及所述第二数值反映所述开关元件的达到的开关循环，其中根据所述第一和第二数值之间的差的或根据所述第二数值与所述第一数值的商的信息能够在所述开关元件的操作期间由用户使用。

Description

用于控制开关元件的控制设备

技术领域

本发明涉及根据实施例的用于控制开关元件的控制设备，所述开关元件优选是机械继电器。

背景技术

在现在的工业中，诸如机械继电器的开关元件用于多个应用中以控制经由开关元件连接的电设备。在这方面，开关元件(其优选是机械的)具有有限数量可能的开关循环，这与诸如晶体管的非机械开关相比是相对低的。

在这方面，决定性的因素是主要取决于负载的开关元件的开关触点的使用寿命。

一般来说，开关元件是开关设备编组中最弱的元件，因此在给定负载下期望的使用寿命特别感兴趣的是要计划对于工厂的服务周期或做出关于无误差操作的持续时间的表现。这样的可能性对于简单的开关设备(诸如，继电器模块)也将是感兴趣的，所述开关设备不具有到智能逻辑(诸如，较高等级的可编程逻辑控制器PLC)的任何链路，由此该功能可能外购。

已知的(安全的)继电器模块识别继电器的故障(诸如接触焊)和阻断重启。继电器模块随后必须被替换。用户的关注不会被设备吸引到(迫切的)达到期望的开关循环。他仅被告知故障。备选地，他必须采取他自己的预防措施。

这些预防措施包括一方面用户通过外部逻辑对开关循环数计数以及从其估计向前值得替换继电器的点。另一方面，用户在统计上确定何时继电器接近它的使用寿命的结束以及预先替换继电器。在这方面，然而，可能替换“无损坏的”或“良好的”继电器。第三个可能性包括用户等待直到继电器故障以然后替换它。然而，这产生工厂的停止，这具有生产停工期成本的结果。

由此产生的另外成本导致继电器的维护或机械开关元件的使用。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于控制开关元件，特别是机械开关元件，的控制设备，所述控制设备避免在使用开关元件时另外的成本。

该目的通过用于控制开关元件，优选地机械继电器，的控制设备根据本发明来实现，所述控制设备具有用于设置负载级的操作单元，在所述负载级，所述开关元件能被操作；用于计算第一数值和用于确定第二数值的控制单元，所述第一数值反映基于设置的负载级(BS)估计的开关元件的期望的开关循环，以及所述第一数值对应于取决于所述设置的负载级(BS)的所述开关元件的期望的使用寿命，以及所述第二数值反映所述开关元件的达到的开关循环，其中根据所述第一和第二数值之间的差的或根据所述第二数值与所述第一数值的商的信息能够在所述开关元件的操作期间由用户使用。

由此产生的优点是，能够以简单和清楚的方式为用户提供关于磨损，特别是接触磨损，的表现，以及在开关元件上给定的负载下关于开关元件的剩余开关循环的表现，使得用户可以基于该信息在理想的时间来替换开关元件。在该信息的意义中取决于设置的负载级计算和期望的开关元件的开关循环特别地反映在设置的负载级下开关元件的开关循环的可能的最大总数，其中第二数所反映的达到的开关循环不包含在其中。

根据优选实施例，所述操作单元由键、键盘或旋转开关来形成。

根据另外的优选实施例，所述负载级能够从以下来计算：所述开关元件的提供的应用中的负载电流、负载电压、负载类型和/或期望的开关频率。

根据另外的优选实施例，要设置的所述负载级能够从数字参数值来确定，所述数字参数值能够从图和/或从数据表中应用特定的查询由用户来使用。所述图有利地包括电流/电压图，所述电流/电压图具有所述开关元件所暴露的磨损的标记程度。由此，该优点导致用户能够根据应用中的开关元件的磨损程度以非常简单的方式看到要设置的开关元件的负载级以及能够将它设置在控制设备中。

根据另外的优选实施例，所述应用特定的查询对感应负载或特定的开关频率的发生率进行查询，由此能够确定所述开关元件的所述负载级。

根据另外的优选实施例，所述负载级在数字上分成一定的范围，优选地从0到6，其中所述负载级具有对应于开关循环的最高可能数的尽可能小的数(特别地，0)，以及其中所述负载级具有对应于开关循环的最低数的尽可能大的数，特别地，6。

根据另外的优选实施例，关于所述第一和第二数值之间的差的所述信息反映所述开关元件的还残余的剩余使用寿命。

根据另外的优选实施例，关于所述第二数值与所述第一数值的商的所述信息反映所述开关元件的已经达到的开关循环和所述期望的开关循环之间的百分比。

根据另外的优选实施例，诊断模式能够通过所述操作单元来选择，其中在没有所述开关元件的操作的任何中断的情况下能够显示所述开关元件的所述还残余的剩余使用寿命。

根据另外的优选实施例，提供显示单元，所述显示单元显示所述设置的负载级和所述达到的开关循环。在这方面，所述显示单元有利地显示关于所述第一和第二数值之间的差的信息，特别地，关于所述开关元件的所述还残余的剩余使用寿命的信息。所述显示单元有利地显示关于所述第二数值与所述第一数值的商的信息，特别地，已经达到的开关循环和所述期望的最大可能的开关循环之间的百分比。

根据本发明的控制设备能够通过另外的特征以简单的方式来设计以及在这方面示出类似的优点。这样的另外的特征通过示例但非排他地在以下的实施例中来描述。

附图说明

以下也将参考附图和实施例相对于另外的优点和特征来解释本发明。附图的图示出：

图1为根据本发明的控制设备的示意图；

图2a至2c为根据本发明的确定开关元件的负载级的示意图；以及

图3a至3b为根据本发明的在控制设备的显示器的示意图。

具体实施方式

用于控制开关元件(采用机械继电器模块形式)的根据本发明的控制设备1的示意设置在图1中示出，作为示例，致动器A连接到控制设备1，其中继电器模块1经由输入线IN供应有输入信号以经由n个输出线OUT来导通或关断致动器A或激活或关闭负载电路。

示出的优选的继电器模块1具有操作单元2，所述操作单元2被提供用于设置继电器模块1的负载级BS。在这方面，负载级BS表示继电器模块1操作有的或在它的操作中所加载的负载。即，继电器模块1的负载尤其取决于哪种致动器A连接到继电器模块1、多高的负载电流或负载电压被切换到继电器模块1上或继电器模块1必须被多频繁地切换。

操作单元2在优选的方式中由键、键盘或旋转开关形成，使得用户能够以非常简单的方式在继电器模块1处设置负载级BS。在示出的实施例中，操作单元2优选地包括旋转开关2，以所述旋转开关2，负载级BS被显示，使得能够在确定根据本发明的控制设备1的示出的应用的正确负载级BS后通过对相应的负载级BS旋转指示器来简单地执行在控制设备1的设置。

继电器模块1的设置的负载级BS有利地同样存储在非易失性存储器中。

控制单元CPU基于设置的负载级BS来计算在设置的负载级BS的开关元件的期望的开关循环的第一数值Z1，其中第一数值Z1对应于取决于设置的负载级BS的开关元件的期望的使用寿命，特别地，最大使用寿命。

在操作中，控制单元CPU确定第二数值Z2，所述第二数值Z2反映开关元件的达到的开关循环。在这方面，达到的开关循环可以通过控制单元CPU来计数和可以存储在非易失性存储器中，所述非易失性存储器属于根据本发明的控制设备的或继电器模块1的控制单元CPU。

控制单元CPU形成第一数值Z1和第二数值Z2的差或第二数值Z2与第一数值Z1的商。根据第一数值Z1和第二数值Z2之间的差的或根据第二数值与第一数值Z2和Z1的商Z2/Z1的信息能够在开关元件的操作期间由用户使用。

关于第一和第二数值Z1和Z2之间的差的信息反映开关元件的还残余的剩余使用寿命。所述还残余的剩余使用寿命是所述开关元件的期望的开关循环或期望的使用寿命和所述开关元件的已经达到的开关循环或磨损之间的比较的结果。关于第二数值与第一数值Z2和Z1的商Z2/Z1的信息进而反映开关元件的已经达到的开关循环或磨损与开关元件的期望的开关循环或开关元件的最大可能使用寿命之间的百分比。

根据本发明确定能够在控制设备1中设置的开关元件的负载级BS的示意示范性表示在图2a至2c中示出。负载级BS能够从开关元件的提供的应用中负载电流、负载电压、负载类型和/或期望的开关频率来计算。要设置的负载级BS可以从数字参数值Pzw1至Pzw4来确定，所述数字参数值Pzw1至Pzw4可以从图和/或从数据表中应用特定的查询由用户来使用。

在确定要设置的负载级BS后，控制设备1可以如上描述来设置以及开关元件可以根据提供的使用来操作。

图2a中的示出的图包括具有开关元件的磨损的标记程度的电流/电压图。图2a中的X轴表示以安培为单位的恒定电流，所述继电器模块1加载有所述恒定电流。图2a中的Y轴表示以伏特为单位的开关电压，继电器模块1通过所述开关电压来切换。开关电压轴和恒定电流轴的虚线矩形中的区域因而是开关元件所暴露的磨损的程度。该磨损的程度作为示例分成+1到+4。即，开关电压和恒定电流越大，作用于开关元件的磨损的程度越大或要对根据本发明的控制设备或对根据本发明的继电器模块设置的负载级BS越大。

在示出的实施例中，开关元件的磨损以+1为最小以及开关元件的磨损以+4为对应最大。

用户可以从电流/电压图看到第一数字参数值Pzw1。

用户还可以从图2b中示出的示范性的应用特定的查询来确定对于负载级BS的确定要考虑的数字参数值Pzw2至Pzw4，以用于根据本发明的控制设备1的使用。

查询可以存储在根据本发明的控制设备1的数据表中，使得用户可以读出匹配的数字参数值Pzw2至Pzw4或它可以在根据本发明的控制设备1显示，使得用户可以通过操作单元2输入匹配的数字参数值Pzw2至Pzw4。

在实施例(其中，在根据本发明的控制设备1处直接选择数字参数值Pzw2至Pzw4)中，根据本发明的控制设备1具有显示单元3，所述显示单元3将应用特定的查询显示给用户，使得用户可以通过操作单元2输入相对于相应的应用特定的查询的正确的数字参数值Pzw2至Pzw4，以获得正确的负载级BS。

显示单元3有利地示出设置的负载级BS、取决于设置的负载级BS的最大可能的开关循环和达到的开关循环。显示单元3特别地还用于显示关于第一和第二数值Z1和Z2之间的差的信息，即开关元件的还残余的剩余使用寿命，或关于第二数值与第一数值Z2和Z1的商Z2/Z1的信息，即开关元件的磨损与最大可能的使用寿命之间的百分比。换句话说，用户可以看到在根据本发明的控制设备1或继电器模块的操作期间开关元件的还残余的剩余使用寿命而不会中断开关远近的操作，其中用户优选地选择诊断模式以及允许根据第一和第二数值Z1和Z2之间的差的信息或(如在图3a和3b中示出为条)根据第二数值与第一数值Z2和Z1的商Z2/Z1的信息在显示单元3处显示。

参考图2b中示出的应用特定的查询的实施例，用户可以相对于负载类型来响应，即“感应负载？”或“直流？”。在“是”响应于相对于感应负载的查询时，设置等于2(“是”：2)的数字参数值Pzw2，以及在“是”响应于相对于直流的查询时，设置等于1(“是”：1)的数字参数值Pzw4。在相应的“否”响应时，数字参数值Pzw2和Pzw4设置等于0(“否”：+0)。

另外的应用特定的查询询问开关频率的发生率的发生次数，以所述开关频率，根据本发明的控制设备1来操作或开关元件来切换。在这方面，确定大于0.5Hz的开关频率是否更频繁地发生。在“是”响应于相对于大于0.5Hz的开关频率的发生次数时，设置等于1(“是”：1)的数字参数值Pzw3，以及在“否”响应时，设置等于0(“否”：+0)的数字参数值Pzw3。

换句话说，应用特定的查询对特定的开关频率的发生次数或感应负载进行查询，由此可以确定开关元件的负载级BS。

根据图2c，对用户确定的数字参数值Pzw1至Pzw4进行加和，由此根据本发明的控制设备1的要设置的负载级BS在对应的应用中确定。

采用该方式确定的应用有关的负载级BS可以被设置，使得控制单元CPU计算与开关元件的还残余的剩余使用寿命有关的信息以及可以将它提供给用户。

显示单元3的相应示意的示范性表示在图3a和3b中在根据本发明的控制设备1处示出。已经达到的开关循环(“70150”或“100150”)以及设置的负载级BS(“2”)在显示单元3上显示给用户。

负载级BS优选地在数字上分成从0到6的范围。在这方面，等于0的负载级BS(“0”)对应于尽可能高的开关循环的次数。等于6的负载级BS(“6”)对应于开关循环的最低数。换句话说，在等于0的负载级BS，根据本发明的继电器模块最少地加载在操作中，而在等于6的负载级BS，根据本发明的继电器模块最多地加载在操作中。

除了示出的负载级BS和已经达到的开关循环(70150或100150)外，用户可以使用根据开关元件的达到的开关循环(10150或100150)和取决于负载级BS的开关元件的期望的开关循环(135000)之间的差的显示信息或使用关于根据开关元件的达到的开关循环(70150或100150)与最大可能的开关循环(135000)的商Z2/Z1的显示的信息条来看到还残余的剩余使用寿命。

图3a中显示的信息指示用户：继电器模块仍然处于良好的条件，因为开关元件的消耗的使用寿命稍微高于在等于2的负载级的开关元件的期望(最大)使用寿命的二分之一。在这方面，有利的是，示出的条显示根据以百分比为单位的第二与第一数值Z2和Z1的商Z2/Z1的信息。用户可以由此读出相对于开关元件的最大可能使用寿命的开关元件的百分比磨损。与此相反，用户可以从图3b中显示的信息看到，开关元件的磨损已经显著高，使得应该尽快执行开关元件的替换。

用户因此在任意时间直接在具有根据本发明的控制设备1的机器处获得关于根据本发明的开关元件的磨损的概观以及可以采用时间和成本优化的方式来执行继电器模块的服务。即，相对于图3a，例如，用户获取以下信息：如果开关元件已经在等于2的负载级BS(“2”)持续一年操作，开关元件可以在达到高达那样的70150次开关过程还最多再持续一年来操作，因为磨损才高于开关元件的期望的最大可能使用寿命的二分之一。开关元件的服务或替换可以因此采用时间和成本优化的方式来计划。

在根据本发明的控制设备1的优选实施例中，用户可以通过操作单元2来改变负载级BS，例如根据应用的改变，使得控制单元CPU可以再次确定第一数值Z1，这对应于新设置的负载级BS。当计算新的第一数值Z1时，相对于继电器模块的先前模式的先前信息也在计算中考虑。新获得的根据第一和第二数值Z1和Z2的差的信息或根据第二数值与第一数值Z2和Z1的商Z2/Z1的信息一方面指示用户：开关元件的已经消耗的使用寿命或百分比磨损多高，同时考虑新设置的负载级BS，以及另一方面，继电器模块的另外操作在新负载级BS下是否经济或替换是否应该立即或在不久的将来执行。

以下结果可以因而在新的计算中有利地产生：显示单元3将100％指示为所述信息。这意味着，通过设置的新负载级BS，继电器模块的故障将在直接未来产生，使得将明智的是，不在新设置的负载级BS下或根据新的应用来操作已经使用的以及因而磨损的开关元件。

给用户在新的应用下事先避免操作中开关元件故障的可能性，其中他用新的开关元件替换使用的开关元件，所述新的开关元件更适合于新应用的新设置的负载级BS。

在显示单元3的信息显示可以此外特别地更快改变，如果新设置的负载级BS是更高的负载级BS。

在相反的情况中，其中开关元件由具有大的负载级BS的高磨损应用设置成具有小的负载级BS的低磨损应用，根据本发明的控制设备1显示开关元件的已经消耗的使用寿命和开关元件的新的期望(最大)的使用寿命之间的大的间隔，使得对应的服务时间可以及时向后移位。

用户由此获得开关元件的服务的更高的计划确定度。

Claims (17)

1.一种控制开关元件的控制设备，包括：

操作单元，用于设置负载级，所述开关元件在所述负载级是可操作的；以及

控制单元，其特征在于所述控制单元用于计算第一数值，所述第一数值反映基于设置的负载级估计的开关元件的期望的开关循环，且所述第一数值对应于取决于所述设置的负载级的所述开关元件的期望的使用寿命，其中所述控制单元还用于确定第二数值，其中所述第二数值反映所述开关元件的达到的开关循环，其中在所述开关元件的操作期间，根据所述第一数值和所述第二数值之间的差的信息或根据所述第二数值与所述第一数值的商的信息能够由用户使用。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述开关元件是机械继电器。

3.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述操作单元由键、键盘和旋转开关之一来形成。

4.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述负载级能够从以下中的至少一个来计算：所述开关元件的提供的应用中的负载电流、负载电压、负载类型和期望的开关频率。

5.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，要设置的所述负载级能够从数字参数值来确定，其中所述数字参数值能够由用户从图和数据表中应用特定的查询中的至少一个来使用。

6.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，所述图包括电流/电压图，所述电流/电压图具有所述开关元件所暴露的磨损的标记程度。

7.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，所述应用特定的查询询问感应负载或特定的开关频率的发生次数，通过所述感应负载或特定的开关频率的发生次数能够确定所述开关元件的所述负载级。

8.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述负载级在数字上分成一定的范围，其中所述负载级具有对应于尽可能高的开关循环数的尽可能小的数，以及其中所述负载级具有对应于开关循环的最低数的尽可能大的数。

9.根据权利要求8所述的控制设备，其特征在于，所述负载级在数字上分成从0到6的范围。

10.根据权利要求8所述的控制设备，其特征在于，尽可能小的所述负载级的数是0。

11.根据权利要求8所述的控制设备，其特征在于，尽可能大的所述负载级的数是6。

12.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述差的所述信息反映所述开关元件的还残余的剩余使用寿命。

13.根据权利要求12所述的控制设备，其特征在于，通过所述操作单元能够选择诊断模式，其中在没有所述开关元件的操作的任何中断的情况下能够显示所述开关元件的所述还残余的剩余使用寿命。

14.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述商的所述信息反映所述开关元件的已经达到的开关循环和所述期望的开关循环之间的百分比。

15.根据权利要求14所述的控制设备，其特征在于，通过所述操作单元能够选择诊断模式，其中在没有所述开关元件的操作的任何中断的情况下能够显示所述开关元件的所述百分比。

16.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，还包括显示单元，所述显示单元用于显示所述设置的负载级和所述达到的开关循环。

17.根据权利要求16所述的控制设备，其特征在于，所述显示单元用于显示关于所述第一数值和第二数值之间的差的信息或关于所述第二数值与所述第一数值的商的信息。