DE102008018256A1 - Steuermodul mit Anschlusseinrichtungen zum Anschluss an Anschlussklemmen eines Verbraucherabzweiges sowie Verbraucherabzweig - Google Patents

Steuermodul mit Anschlusseinrichtungen zum Anschluss an Anschlussklemmen eines Verbraucherabzweiges sowie Verbraucherabzweig Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuermodul mit Anschlusseinrichtungen zum Anschluss an Anschlussklemmen eines Verbraucherabzweiges (1), wobei der Verbraucherabzweig mit dem Steuermodul (1) an ein Bussystem angebunden ist, bei dem das Steuermodul (3) eine von dem Bussystem unabhängige Geräteschnittstelle (5) für ein Anschlussmittel (6) aufweist, an welches ein Abschaltelement anschließbar ist, über das der Verbraucherabzweig (1) unabhängig vom Bussystem abgeschaltet werden kann. Ferner betrifft die Erfindung einen Verbraucherabzweig zum Ein- und Ausschalten und/oder Überwachen eines Verbrauchers (4), aufweisend erste Anschlusseinrichtungen zum Anschluss des Verbraucherabzweiges (1) an ein Bussystem, zweite Anschlusseinrichtungen zum Anschluss des Verbrauchers (4) und ein Steuermodul (3), bei dem das Steuermodul (3) zur Verbindung mit dem Verbraucherabzweig (1) auf Anschlussklemmen des Verbraucherabzweiges (1) aufgesteckt ist, und bei dem das Steuermodul (3) eine von dem Bussystem unabhängige Geräteschnittstelle (5) für ein Anschlussmittel (6) aufweist, an welches ein Abschaltelement anschließbar ist, über das der Verbraucherabzweig (1) unabhängig vom Bussystem abgeschaltet werden kann.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuermodul mit Anschlusseinrichtungen zum Anschluss an Anschlussklemmen eines Verbraucherabzweiges, wobei der Verbraucherabzweig an ein Bussystem angebunden ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Verbraucherabzweig zum Ein- und Ausschalten und/oder Überwachen eines Verbrauchers, aufweisend erste Anschlusseinrichtungen zum Anschluss des Verbraucherabzweiges an ein Bussystem, zweite Anschlusseinrichtungen zum Anschluss des Verbrauchers und ein Steuermodul.
  • Verbraucherabzweige sind Schaltgeräteeinheiten, die üblicherweise in einem Schaltschrank auf einer Hutschiene angeordnet werden. Dabei werden in der Regel mehrere Verbraucherabzweige nebeneinander an einer Hutschiene befestigt. Die in einem Schaltschrank angeordneten Verbraucherabzweige sind in einer modularen Bauweise zusammengesetzt, um den entsprechenden Anforderungen an sie gerecht zu werden. Derartige Verbraucherabzweige sind in der industriellen Anlagentechnik zum Steuern und Schalten von hohen Strömen und Spannungen vorgesehen. Insbesondere werden durch Verbraucherabzweige Motoren, wie Drehstrommotoren, angesteuert. In diesem Fall wird der Verbraucherabzweig auch als Motorstarter bezeichnet.
  • Verbraucher, insbesondere Motoren, die durch Verbraucherabzweige ein- und ausgeschaltet werden, werden oftmals via eines Feldbusses an eine übergeordnete Steuerung angebunden. Trotzdem besteht häufig der Bedarf diese Verbraucher bzw. diese Motoren unabhängig von der übergeordneten Steuerung selektiv und sicher abzuschalten. Diese Anforderungen resultieren aus den sicherheitstechnischen Betrachtungen einer Maschine oder Anlage, die z. B. in den internationalen Normen IEC 61508 bzw. IEC 62061 beschrieben werden.
  • Die sichere Abschaltung eines über ein Bussystem angebundenen Verbraucherabzweiges durch ein Sicherheitsschaltorgan, z. B. einen Endlagenschalter, eine Reißleine oder einen Not-Halt-Taster, kann heute nur über die separate Verdrahtung der Hilfsspannung über die Öffnerkontakte des Sicherheitsschaltorgans gelöst werden, siehe 1. Dabei wird das dezentrale Sicherheitsschaltorgan, auch als Abschaltelement bezeichnet, an externe Anschlussklemmen 2 des Verbraucherabzweiges 1 angeschlossen, wobei die externen Anschlussklemmen 2 aufwendig mit einem Steuermodul 3 verdrahtet werden müssen.
  • Eine weitere Alternative stellen sichere Steuerungen und sichere Bussysteme dar, die aber in einer sehr hohen Preiskategorie angesiedelt sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen an einen Verbraucherzweig angeschlossenen Verbraucher kostengünstig, sicher und konstruktiv einfach durch ein dezentrales Abschaltelement abzuschalten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Steuermodul mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie durch einen Verbraucherabzweig mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 5 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Merkmale und Details die im Zusammenhang mit dem Steuermodul beschrieben sind gelten dabei selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem Verbraucherabzweig und jeweils umgekehrt.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Steuermodul mit Anschlusseinrichtungen zum Anschluss an Anschlussklemmen eines Verbraucherabzweiges, wobei der Verbraucherabzweig an ein Bussystem angebunden ist, bei dem das Steuermodul eine von dem Bussystem unabhängige Geräteschnittstelle für ein Anschlussmittel aufweist, an welches ein Abschaltelement anschließbar ist, über das der Verbrau cherabzweig unabhängig vom Bussystem abgeschaltet werden kann, gelöst.
  • Der Kern der Erfindung liegt darin, dass die bei den bekannten Verbraucherabzweigen separat erforderliche Verdrahtung der externen Anschlussklemmen, an denen das dezentrale Abschaltelement angeordnet ist, an ein Steuermodul nunmehr in einem Steuermodul integriert ist. Das Steuermodul wird auf Anschlussklemmen des Verbraucherabzweiges aufgesteckt. Das Steuermodul weist, insbesondere im Deckel des Steuermoduls, Anschlussmittel auf, an welches ein dezentrales Abschaltelement, z. B. eine Reißleine, ein Endlagenschalter, ein Not-Halt-Taster, usw., angeschlossen werden kann. Die Anschlussmittel sind im Frontbereich des Steuermoduls separat angeordnet und können so unabhängig von der Versorgungsspannung des Verbraucherabzweiges angeschlossen werden. Informationen über den Zustand des Verbraucherabzweigs bleiben dabei erhalten und zusätzlich kann die Information des über die Anschlussmittel angeschlossenen Abschaltelementes im Steuermodul ausgewertet werden.
  • Der Vorteil eines derartigen Steuermoduls ist, dass zum einen die bisher notwendigen separaten externen Anschlussklemmen für den Anschluss des dezentralen Anschaltelementes entfallen und zum anderen auch die dafür notwendige Verdrahtung zwischen Steuermodul und externen Anschlussklemmen entfällt.
  • Ein wesentlicher Vorteil des Steuermoduls liegt ferner darin, dass in der Kombination der Ansteuerung des Verbraucherabzweiges über ein Bussystem bzw. über einen Feldbus eines Bussystems und der Ansteuerung der lokalen Sicherheitsabschaltung über eine separate, vom Feldbus unabhängige Geräteschnittstelle erfolgt. Die Sicherheitsabschaltung kann auch im abgeschalteten Zustand vom Steuermodul erfasst werden. Damit ist der Status der Sicherheitsabschaltung, als auch der Geräteschnittstelle, sprich der Verbraucherzweig, immer überwachbar.
  • Zusätzlich ergibt sich eine deutliche Verdrahtungseinsparung, da trotz sicherheitstechnischer Anforderungen die Feldbusanschaltung in gewohnter Art und Weise vollzogen und eine sichere Abschaltung durch das Steuermodul bzw. ein an der Gerätschnittstelle bzw. an dem Anschlussmittel abgeschlossenen Abschaltelement realisiert werden kann.
  • Bevorzugt weist das Anschlussmittel des Steuermoduls mehrere Ausgänge auf, wobei jeder Ausgang eine eigene Anschlussmöglichkeit bildet. Ein Abschalten durch das Abschaltelement wirkt nur an dem Ausgang, an dem das Abschaltelement angeschlossen ist.
  • Des Weiteren ist ein Steuermodul bevorzugt, bei dem die Geräteschnittstelle eine Kommunikationsschnittstelle zum Anschluss wenigstens eines Kommunikationsmittels aufweist. Über die Kommunikationsschnittstelle können die vorliegenden Informationen zu dem Verbraucherabzweig stetig zu eine Kommunikationsmittel übertragen werden.
  • Die von dem Bussystem unabhängige Geräteschnittstelle kann an verschiedenen Seiten des Steuermoduls angeordnet sein. Die Geräteschnittstelle des Steuermoduls ist jedoch bevorzugt im Deckel des Steuermoduls vorgesehen. Hierdurch ist die Geräteschnittstelle nach der Platzierung des Steuermoduls an dem Verbraucherabzweig leicht zugänglich und die Anschlussmittel bzw. ein Abschaltelement können leicht an der Geräteschnittstelle montiert werden.
  • Die Aufgabe wird gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung durch einen Verbraucherabzweig zum Ein- und Ausschalten und/oder Überwachen eines Verbrauchers, aufweisend erste Anschlusseinrichtungen zum Anschluss des Verbraucherabzweiges an ein Bussystem, zweite Anschlusseinrichtungen zum Anschluss des Verbrauchers und ein Steuermodul, bei dem das Steuermodul zur Verbindung mit dem Verbraucherabzweig auf Anschlussklemmen des Verbraucherabzweiges aufgesteckt ist, und bei dem das Steuermodul eine von dem Bussystem unabhängige Geräteschnitt stelle für ein Anschlussmittel aufweist, an welches ein Abschaltelement anschließbar ist, über das der Verbraucherabzweig unabhängig vom Bussystem abgeschaltet werden kann, gelöst.
  • Ein derartiger Verbraucherabzweig ermöglicht, einen an den Verbraucherzweig angeschlossenen Verbraucher kostengünstig, sicher und konstruktiv einfach durch ein dezentrales Abschaltelement abzuschalten.
  • Der Verbraucherabzweig weist erste Anschlusseinrichtungen zum Anschluss des Verbraucherabzweiges an ein Bussystem und zweite Anschlusseinrichtungen zum Anschluss des Verbrauchers auf. Das Steuermodul des Verbraucherabzweiges ist auf Anschlussklemmen des Verbraucherabzweiges aufgesteckt. Der Kern des Verbraucherabzweiges liegt in dem speziell ausgebildeten Steuermodul. Das Steuermodul weist eine von dem Bussystem unabhängige Geräteschnittstelle für ein Anschlussmittel auf. An das Anschlussmittel ist ein Abschaltelement anschließbar, über das der Verbraucherabzweig unabhängig vom Bussystem abgeschaltet werden kann. Als Abschaltelement können beispielsweise eine Reißleine, ein Endlagenschalter oder ein Not-Halt-Taster vorgesehen sein.
  • Der Verbraucherabzweig weist keine externen Anschlussklemmen auf, an die das dezentrale Abschaltelement angeordnet werden müsste. D. h., die bisher notwendigen separaten externen Anschlussklemmen für den Anschluss des dezentralen Anschaltelementes entfallen und auch die dafür notwendige Verdrahtung zwischen dem Steuermodul und externen Anschlussklemmen entfällt. Der indirekte Anschluss eines dezentralen Abschaltelementes an das Steuermodul ist deutlich einfacher und schneller realisierbar.
  • Bei dem Verbraucherabzweig ist die ansonsten separate Verdrahtung in dem Steuermodul integriert, welches auf die Anschlussklemmen des Verbraucherabzweigs aufgesteckt werden kann. Das Steuermodul weist bevorzugt im Deckel ein An schlussmittel auf, an welches ein dezentrales Abschaltelement angeschlossen werden kann. Die für die Sicherheitsabschaltung vorgesehenen Anschlussmittel, die je Ausgang eine eigene Anschlussmöglichkeit bieten, sind im Frontbereich separat des Steuermoduls angeordnet und können so unabhängig von der Versorgungsspannung angeschlossen werden. Ein Abschalten wirkt dabei nur auf den jeweiligen Ausgang. Die Informationen über den Zustand des Verbraucherabzweigs bleiben nach dem Abschalten des Verbrauchers durch das Abschaltelement erhalten und zusätzlich können die Information des Abschaltelements im Steuermodul ausgewertet werden. Über an die Geräteschnittstelle des Steuermoduls angeschlossene Kommunikationsmittel können die vorliegenden Informationen stetig übertragen werden.
  • Der Verbraucherabzweig ermöglicht eine lokale Sicherheitsabschaltung eines Verbrauches über eine separate, vom Feldbus unabhängige Geräteschnittstelle, am Verbraucherabzweig.
  • Der wesentliche Vorteil des Verbraucherabzweiges liegt in Möglichkeit der Kombination der Ansteuerung über das Bussystem bzw. einen Feldbus und der Ansteuerung der lokalen Sicherheitsabschaltung über eine separate, vom Feldbus unabhängige Geräteschnittstelle.
  • Zusätzlich ergibt sich eine deutliche Verdrahtungseinsparung, da trotz sicherheitstechnischer Anforderungen die Feldbusanschaltung in gewohnter Art und Weise vollzogen und eine sichere Abschaltung durch das Steuermodul bzw. ein an der Gerätschnittstelle bzw. an dem Anschlussmittel abgeschlossenen Abschaltelement realisiert werden kann.
  • Bevorzugt ist ein Verbraucherabzweig, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Steuermodul gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist.
  • Das Abschaltelement des Verbraucherabzweiges kann eine Reißleine, ein Endlagenschalter oder ein Not-Halt-Schalter sein.
  • Bevorzugt ist ferner ein Verbraucherabzweig, bei dem die Anschlussmittel unabhängig von der Versorgungsspannung für den Verbraucherabzweig mit dem Steuergerät verbunden sind.
  • Ferner ist ein Verbraucherabzweig bevorzugt, bei dem der Verbraucherabzweig eine Schalteinheit zum Ein- und Ausschalten des Verbrauchers und/oder eine zweite Schalteinheit mit einer Kurzschlussfunktionalität und/oder mit einer Überlastfunktionalität aufweist.
  • So kann der Verbraucherabzweig beispielsweise ein Schütz zum Schalten des Verbrauchers, insbesondere eines Motors, aufweisen. Ferner kann der Verbraucherabzweig einen Leistungsschutzschalter vorsehen, der eine Kurzschlussfunktionalität und eine Überlastfunktionalität aufweist.
  • Die Erfindung wird nun anhand von nicht ausschließlichen Ausführungsbeispielen, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 bekannter Verbraucherabzweig mit externen Anschlussklemmen zum Anschluss eines dezentralen Abschaltelementes;
  • 2 Verbraucherabzweig mit Steuermodul zum Anschluss eines dezentralen Abschaltelementes;
  • 3 Steuermodul mit Geräteschnittstelle und Anschlussmittel.
  • 1 zeigt zwei bekannte Verbraucherabzweige 1 mit externen Anschlussklemmen 2 zum Anschluss eines dezentralen Abschaltelementes. Die externen Anschlussklemmen 2 sind aufwendig mit dem Steuermodul 3 verdrahtet.
  • 2 zeigt zwei Verbraucherabzweige 1 mit jeweils einem Steuermodul 3, an die über ein nicht dargestelltes Anschlussmittel 6 ein dezentrales Abschaltelement angeschlossen werden kann, um die an den Verbraucherabzweigen 1 angeschlossenen Verbraucher 4 selektiv und sicher abzuschalten. D. h., die Spannungs- bzw. Spulenunterbrechung ist nunmehr direkt an dem Steuermodul 3 möglich.
  • 3 zeigt ein derartiges Steuermodul 3. Das Steuermodul 3 weist, insbesondere an dem Deckel des Steuermoduls 3, eine von dem Bussystem, an das der Verbraucherzweig 1 angeschlossen ist, unabhängige Geräteschnittstelle 5 auf. An die Geräteschnittstelle 5 kann ein Anschlussmittel 6 mit einem oder mehreren Ausgängen angeschlossen werden. Ein dezentrales Abschaltelement kann an einem der Ausgänge des Anschlussmittels 6 angeschlossen werden, um den mit diesem Ausgang verbundenen Verbraucher 4 abzuschalten.
  • Ein, wie zuvor beschriebener Verbraucherabzweig 1 stellt einen Verbraucherabzweig 1 mit integrierter Sicherheitstechnik dar.
  • Ein Verbraucherabzweig 1, an den ein Motor angeschlossen ist, vereint die Funktionen eines Motorstarters mit der einer NOT-AUS-Schaltung. Der Motor ist beispielsweise durch einen Leistungsschalter gegen Überlast und Kurzschluss geschützt und das Bedienpersonal durch die NOT-AUS-Funktionalität des dezentralen Abschaltelementes.
  • Es können auch mehrere derartig ausgebildete Verbraucherabzweige im Verbund eingesetzt werden. Diese können dann in Gruppenschaltung von einem Abschaltelement, d. h. einem NOT-AUS-Schalter, betätigt werden. Das Abschaltsignal wird dann von dem ersten Verbraucherabzweig zu dem nächsten Verbraucherabzweig weitergeleitet.
  • Der Verdrahtungsaufwand entfällt durch die in dem Steuermodul integrierte Verdrahtung, was sich zeit- und kostensparend auswirkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - IEC 61508 [0003]
    • - IEC 62061 [0003]

Claims (10)

  1. Steuermodul mit Anschlusseinrichtungen zum Anschluss an Anschlussklemmen eines Verbraucherabzweiges (1), wobei der Verbraucherabzweig (1) mit dem Steuermodul an ein Bussystem angebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (3) eine von dem Bussystem unabhängige Geräteschnittstelle (5) für ein Anschlussmittel (6) aufweist, an welches ein Abschaltelement anschließbar ist, über das der Verbraucherabzweig (1) unabhängig vom Bussystem abgeschaltet werden kann.
  2. Steuermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussmittel (6) mehrere Ausgänge aufweist, wobei jeder Ausgang eine eigene Anschlussmöglichkeit bildet.
  3. Steuermodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräteschnittstelle (5) eine Kommunikationsschnittstelle zum Anschluss wenigstens eines Kommunikationsmittels aufweist.
  4. Steuermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Geräteschnittstelle (5) im Deckel (7) des Steuermoduls (3) vorgesehen ist.
  5. Verbraucherabzweig zum Ein- und Ausschalten und/oder Überwachen eines Verbrauchers (4), aufweisend erste Anschlusseinrichtungen zum Anschluss des Verbraucherabzweiges (1) an ein Bussystem, zweite Anschlusseinrichtungen zum Anschluss des Verbrauchers (4) und ein Steuermodul (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (3) zur Verbindung mit dem Verbraucherabzweig (1) auf Anschlussklemmen des Verbraucherabzweiges (1) aufgesteckt ist, und dass das Steuermodul (3) eine von dem Bussystem unabhängige Geräteschnittstelle (5) für ein Anschlussmittel (6) aufweist, an welches ein Abschaltelement anschließbar ist, über das der Verbraucherabzweig (1) unabhängig vom Bussystem abgeschaltet werden kann.
  6. Verbraucherabzweig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.
  7. Verbraucherabzweig nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschaltelement eine Reißleine, ein Endlagenschalter oder ein Not-Halt-Schalter ist.
  8. Verbraucherabzweig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussmittel (6) unabhängig von der Versorgungsspannung für den Verbraucherabzweig (1) mit dem Steuermodul (3) verbunden sind.
  9. Verbraucherabzweig nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucherabzweig (1) eine Schalteinheit zum Ein- und Ausschalten des Verbrauchers (4) und/oder eine zweite Schalteinheit mit einer Kurzschlussfunktionalität und/oder mit einer Überlastfunktionalität aufweist.
  10. Verbraucherabzweig nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher (4) ein Motor ist.
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