DE102008018256B4 - 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

Schaltgeräteeinheit zum Ein- und Ausschalten und/oder Überwachen eines Verbrauchers (4), aufweisend erste Anschlusseinrichtungen zum Anschluss der Schaltgeräteeinheit (1) an ein Bussystem, zweite Anschlusseinrichtungen zum Anschluss des Verbrauchers (4) und ein Steuermodul (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (3) zur Verbindung mit der Schaltgeräteeinheit (1) auf Anschlussklemmen der Schaltgeräteeinheit (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 die Schaltgeräteeinheit (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.
  • Aus der WO 01 / 27 955 A1 ist eine Aktoreinheit bekannt, die einen Grundaktor und einen Zusatzaktor aufweist, mittels derer ein Nutzkreis offen- und schließbar ist. Der Grundaktor ist bei ordnungsgemäßem Funktionieren durch Zufuhr elektrischer Energie aktivierbar und durch Nichtzufuhr elektrischer Energie deaktivierbar. Der Zusatzaktor ist durch Zufuhr elektrischer Energie deaktivierbar und durch manuelle Betätigung aktivierbar.
  • Aus der WO 2005 / 086 311 A1 ist ein Schutzgerät für einen Verbraucherabzweig bekannt. Dieses weist ein erstes Schutzelement zur Bereitstellung eines Motor- und Leitungsschutzes auf sowie ein eine Sicherung aufweisendes, integriertes zweites Schutzelement zur Bereitstellung eines Kurzschlussschutzes.
  • Aus Zipperer, Heinz: Mehr Sicherheit für Mensch und Maschine - Safety integrated, veröffentlicht in: Elektrotechnische Zeitschrift, Band 120, Heft 17, Seiten 34-35+37 VDE-Verlag 1999 (ISSN 0170-1711) ist ein sicherungsloser, dezentraler, kommmunikationsfähiger Verbraucherabzweig bekannt, der für den Einsatz sicherheitsgerichteter Schaltfunktionen wie Not-Aus- und Schutztür-Überwachungen ertüchtigt ist.
  • Aus der US 5 606 299 A ist eine elektrische Schaltvorrichtung bekannt, z.B. ein Motorstarter, welcher durch Steuersignale in einer Steuerverdrahtung gesteuert werden kann und trennbare Kontakte, einen Betätigungsmechanismus zum Öffnen und Schließen der trennbaren Kontakte, erste Anschlüsse zum Verbinden der Steuersignale mit dem Betätigungsmechanismus, und eine modulare Überspannungsunterdrückungsschaltung zum Unterdrücken einer mit den Steuersignalen verbundenen Überspannung aufweist, wobei die modulare Überspannungsunterdrückungsschaltung zweite Anschlüsse zum Eingreifen in die ersten Anschlüsse und zum Verbinden der Steuersignale mit diesen aufweist. Ferner ist ein modularer Anschlussblock zum Verbinden der Steuersignale in der Steuerverdrahtung mit der modularen Überspannungsunterdrückungsschaltung vorgesehen.
  • Aus der DE 195 15 633 A1 ist eine Elektroinstallation für ein Gebäude bekannt. Diese weist eine Spannungsversorgung, Speiseleitungen, Verteilerdosen, Schalter und Verbraucher auf und zeichnet sich durch ein Schalt-/Steuermodul oder ein Aktormodul für mindestens einen Verbraucher aus, dessen Ausgangssteuerkreis als Schalter oder Steuerteil parallel zum bereits vorhandenen Schalter oder Steuerteil des Verbrauchers wirkt und dessen Eingang über eine entfernt angeordnete Datenverarbeitungsanlage, eine überlagerte Logik, den bereits vorhandenen Schalter oder Steuerteil oder einen Sensor steuerbar ist, die über Datenleitungen oder die Spannungsversorgung mit dem Aktor verbunden ist.
  • Aus der FR 2 799 572 A1 ist ein Schütz mit einem Betätigungsmagneten und einer Schutzvorrichtung bekannt, die jeweils über ein mehrpoliges Organ auf bewegliche Kontakte als Reaktion auf eine willentliche Betätigung bzw. auf die Erfassung eines elektrischen Fehlers einwirken können. An einen Betätigungsmechanismus der Kontakte ist ein elektromagnetischer Auslöser angeschlossen. Die vorzugsweise austauschbare Schutzvorrichtung ist über eine Steuerverbindung mit dem Elektromagneten und über eine Auslöseverbindung mit dem Steuermechanismus verbunden, so dass sie über die Steuerverbindung eine elektrische Versorgungsenergie an den Elektromagneten und im Fehlerfall über die Auslöseverbindung ein Auslösesignal liefert.
  • Aus der EP 0 488 178 A2 ist ein Hausbussystem bekannt, welches der konzentrierten Überwachung und Steuerung der in einem Haus aufgestellten elektrischen Geräte sowie der Alarmierung der Benutzer durch die Überwachung der Ausgaben von Sicherheitssensoren dient, die an wichtigen Stellen im Haus angebracht sind. Die Geräte und das Auftreten von Notfällen, die von den Sicherheitssensoren erfasst werden, erscheinen auf dem Bildschirm einer visuellen Steuerung in Form von Piktogrammen. Die Daten zu den Piktogrammen werden in einem Speicher, z. B. einem grafischen ROM, gespeichert und nach der Speicherung aus dem Speicher ausgelesen, um auf dem Bildschirm angezeigt zu werden.
  • Aus der GB 2 098 400 A ist ein Fernschaltsystem bekannt, bei dem Steckdosen von einer zentralen Stelle aus durch Signale geschaltet werden, die entlang von Leitern der Netzversorgung zu den Steckdosen übertragen werden. Das Schalten der Versorgung an jeder Steckdose erfolgt mit Hilfe eines selbsthaltenden Relais.
  • 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 eine Schaltgeräteeinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
  • Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Schaltgeräteeinheit, insbesondere einen Verbraucherabzweig, zum Ein- und Ausschalten und/oder Überwachen eines Verbrauchers, aufweisend erste Anschlusseinrichtungen zum Anschluss der Schaltgeräteeinheit an ein Bussystem, zweite Anschlusseinrichtungen zum Anschluss des Verbrauchers und ein Steuermodul, bei dem das Steuermodul zur Verbindung mit der Schaltgeräteeinheit auf Anschlussklemmen der Schaltgeräteeinheit aufgesteckt ist, und bei dem das Steuermodul eine von dem Bussystem unabhängige Geräteschnittstelle für ein Anschlussmittel aufweist, an welches ein Abschaltelement anschließbar ist, über das die Schaltgeräteeinheit unabhängig vom Bussystem abgeschaltet werden kann, gelöst.
  • Eine erfindungsgemäße Schaltgeräteeinheit, insbesondere in Gestalt eines Verbraucherabzweigs, ermöglicht es, einen angeschlossenen Verbraucher kostengünstig, sicher und konstruktiv einfach durch ein dezentrales Abschaltelement abzuschalten.
  • Als Abschaltelement können beispielsweise eine Reißleine, ein Endlagenschalter oder ein Not-Halt-Taster vorgesehen sein.
  • Die Schaltgeräteeinheit bzw. 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 der Schaltgeräteeinheit 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 Anschlussmittel 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.
  • Die Schaltgeräteeinheit ermöglicht eine lokale Sicherheitsabschaltung eines Verbrauchers über eine separate, vom Feldbus unabhängige Geräteschnittstelle, am Verbraucherabzweig.
  • Der wesentliche Vorteil der Schaltgeräteeinheit 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 ferner eine Schaltgeräteeinheit, bei der die Anschlussmittel unabhängig von der Versorgungsspannung für den Verbraucherabzweig mit dem Steuergerät verbunden sind.
  • Ferner ist eine Schaltgeräteeinheit bevorzugt, bei der die Schaltgeräteeinheit eine Schalteinheit zum Ein- und Ausschalten des Verbrauchers und/oder eine zweite Schalteinheit mit einer Kurzschlussfunktionalität und/oder mit einer Überlastfunktionalität aufweist. So kann die Schaltgeräteeinheit bzw. der Verbraucherabzweig beispielsweise ein Schütz zum Schalten des Verbrauchers, insbesondere eines Motors, aufweisen. Ferner kann die Schaltgeräteeinheit bzw. 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.

Claims (8)

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