DE20020502U1 - Switching device - Google Patents

Switching device

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DE20020502U1
DE20020502U1 DE20020502U DE20020502U DE20020502U1 DE 20020502 U1 DE20020502 U1 DE 20020502U1 DE 20020502 U DE20020502 U DE 20020502U DE 20020502 U DE20020502 U DE 20020502U DE 20020502 U1 DE20020502 U1 DE 20020502U1
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems

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Description

UmschalteinrichtungSwitching device

Die Erfindung betrifft eine Umschalteinrichtung zum Umschalten von elektrischen Geräten und Anlagen bei Spannungsausfall der ersten Leitung in Energieversorgungssystemen, die zwei Stromversorgungsleitungen aufweisen, auf die Stromversorgung der zweiten Leitung.The invention relates to a switching device for switching electrical devices and systems to the power supply of the second line in the event of a power failure of the first line in energy supply systems having two power supply lines.

Beim Betrieb bestimmter elektrotechnischer Geräte und Anlagen, wie beispielsweise elektromedizinischen Geräten, Operationssälen, Luftüberwachungseinrichtungen, spezielle Produktionsanlagen usw., ist trotz Ausfall der Engergieversorgung eine ständige Stromversorgung auf einer Versorgungsleitung erforderlich.When operating certain electrical equipment and systems, such as electromedical equipment, operating rooms, air monitoring equipment, special production facilities, etc., a constant power supply on a supply line is required despite a power failure.

Dies wird dadurch erreicht, daß bei Ausfall der Energieversorgung über die erste Leitung auf die Versorgung über die zweite Leitung als zweite sichere Stromversorgungsquelle umgeschaltet und bei Wiederkehr der Spannung auf der ersten Leitung die Stromversorung der Geräte bzw. Anlagen auf die erste Leitung zurückgeschaltet werden.This is achieved by switching to the second line as a second safe power supply source if the power supply via the first line fails and by switching the power supply of the devices or systems back to the first line when the voltage on the first line returns.

Der Umschaltvorgang auf die zweite Leitung geschieht in bekannter Weise unverzüglich nach Netzausfall und die Länge der Unterbrechung beträgt hierfür 0,5 Sekunden bis 15 Sekunden.The switching process to the second line takes place in the usual way immediately after a power failure and the length of the interruption is 0.5 seconds to 15 seconds.

Die Rückumschaltung auf die erste Leitung erfolgt, nachdem 0 die Spannung am wiederkehrenden Netz über einen definierten Zeitraum stabil anliegt und bei dieser Rückschaltung tritt wiederum eine Unterbrechung der Stromversorgung von etwa 0,5 Sekunden auf.The switchback to the first line occurs after the voltage on the returning network has been stable for a defined period of time and during this switchback there is again an interruption in the power supply of about 0.5 seconds.

Durch diese Umschaltvorgänge werden die angeschlossenen Geräte und Anlagen in ihrer Funktion in verschiedenster Weise beeinträchtigt, wobei jedoch kein personen- oder anlagengefährdener Zustand erreicht werden darf.These switching processes impair the functionality of the connected devices and systems in various ways, but must not result in a situation that endangers people or systems.

Der Ausfall der ersten Leitung und der erforderliche Umschaltvorgang und die damit verbundene Spannungsunterbrechung ist für die angeschlossenen Geräte und Anlagen weder vorherseh- noch beeinflußbar.The failure of the first line and the necessary switching process and the associated voltage interruption cannot be predicted or influenced by the connected devices and systems.

Nachteilig ist in diesen Fällen, daß bei angeschlossenen Geräten und Anlagen wie z.B. elektromedizinischen Geräten, durch den Stromausfall aufgrund des Umschaltvorganges Meß- oder Arbeits- bzw. Therapievorgänge, beispielsweise Röntgenuntersuchungen, sonstige Diagnosen und Behandlungen, wie Laserstrahlenbehandlungen, künstliche Beatmung usw. , abgebrochen werden und Gefährdung von Personen auftreten. Nach Spannungsrückkehr können Wiederholungen der Arbeitsvorgänge und Beeinträchtigungen von laufenden Untersuchungen auftreten.The disadvantage in these cases is that in the case of connected devices and systems such as electromedical devices, the power failure caused by the switching process can interrupt measuring, work or therapy processes, for example X-ray examinations, other diagnoses and treatments such as laser beam treatments, artificial respiration, etc., and endanger people. After the power is returned, work processes can be repeated and ongoing examinations can be impaired.

Die Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, die vorstehend genannten Nachteile zu beseitigen.The invention therefore has the object of eliminating the disadvantages mentioned above.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Umschalteinrichtung und die hieran angeschlossenen Geräte mit Mikrokontrollern ausgestattet und über einen Feldbus miteinander verbunden sind und bei Veränderung der Netzspannung vor der Umschaltung auf die zweite Leitung oder vor der Rückumschaltung auf die erste Leitung den angeschlossenen Geräten jeweils die bevorstehende UmschaltungAccording to the invention, the object is achieved in that the switching device and the devices connected to it are equipped with microcontrollers and are connected to one another via a field bus and, when the mains voltage changes, the connected devices are informed of the impending switchover before switching to the second line or before switching back to the first line.

• ··

oder Rückumschaltung signalisiert und die Rückumschaltung durch die angeschlossenen Geräte über den Feldbus verzögerbar ist.or switchback is signaled and the switchback can be delayed by the connected devices via the fieldbus.

Die Verzögerungszeiten zwischen Warnung und Rückumschaltung und die Wartezeit zum Verzögern der Rückumschaltung ist einstellbar und von den angeschlossenen Geräten abfragbar.The delay times between warning and re-switching and the waiting time to delay the re-switching are adjustable and can be queried by the connected devices.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann die Umschalteinrichtung und deren Mikrokontroller so abgestimmt sein, daß nur während der Rückumschaltzeit Verzögerungsmeldungen der angeschlossenen Geräte berücksichtigt werden und sofern die Rückumschaltzeit überschritten wird, eine Rückumschaltung bei gleichzeitiger Anzeige der bevorstehenden Rückumschaltung eingeleitet wird.In a further embodiment of the invention, the switching device and its microcontroller can be coordinated in such a way that delay messages from the connected devices are only taken into account during the switchback time and, if the switchback time is exceeded, a switchback is initiated with simultaneous indication of the impending switchback.

Desweiteren können die Verzögerungszeiten von den angeschlossenen elektrischen Geräten im Bedarfsfall in einem vorher definierten Zeitumfang verändert werden. 20Furthermore, the delay times of the connected electrical devices can be changed within a predefined time frame if necessary. 20

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben:An embodiment of the invention is described in more detail below:

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lösung für die ständige Stromversorgung von elektromedizinischen GerätenFigure 1 shows an inventive solution for the continuous power supply of electromedical devices

Figur 2 zeigt ein Ablauf-Diagramm der Umschaltung und Rückumschaltung mit den jeweiligen Signalfolgen und deren Informationsgehalt.
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Figure 2 shows a flow diagram of the switching and switching back with the respective signal sequences and their information content.
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Durch die Erfindung wird die Beeinflussung von elektrotechnischen Geräten und Anlagen, die über Umschalteinrichtungen nach Ausfall der ersten Leitung über eine zweite Leitung betrieben werden, minimiert, dieselben vor einem bevorstehenden Umschaltvorgang gewarnt und können ihr Arbeitsregime auf den durch die Umschaltung bevorstehenden Spannungausfall einstellen und können in Abhängigkeit von ihrem jeweils gegenwärtigen Arbeitsregime die bevorstehende Rückumschaltung auf die erste Leitung hinauszögern, um einen gerade laufenden Arbeitsschritt beenden zu können.The invention minimizes the influence of electrical devices and systems that are operated via switching devices via a second line after the failure of the first line, warns them of an impending switching process and can adjust their working regime to the impending voltage failure caused by the switching and, depending on their current working regime, can delay the impending switchback to the first line in order to be able to complete a work step that is currently in progress.

Die erste Leitung 1 versorgt die elektromedizinischen Geräte 5 und 6 über die Umschalteinrichtung 3 und Abgangsleitungen 4 mit der erforderlichen Betriebsspannung.The first line 1 supplies the electromedical devices 5 and 6 with the required operating voltage via the switching device 3 and outgoing lines 4.

Bei Ausfall der Netzspannung an der ersten Leitung 1 schaltet die Umschaltvorrichtung auf die zweite Leitung 2 um und die angeschlossenen elektromedizinischen Geräte 5 und 6 erhalten ihre Betriebsspannung über die zweite Leitung 2.If the mains voltage on the first line 1 fails, the switching device switches to the second line 2 and the connected electromedical devices 5 and 6 receive their operating voltage via the second line 2.

Die Umschalteinrichtung 3 und die elektromedizinischen Geräte 5 und 6 weisen jeweil einen Mikrokontroller auf und sind über einen Feldbus 7 als Kommunikationsverbindung miteinander 5 verbunden.The switching device 3 and the electromedical devices 5 and 6 each have a microcontroller and are connected to each other via a field bus 7 as a communication link.

Der Mikrokontroller der Umschalteinrichtung ist so programmiert, daß an die angeschlossenen Geräte bzw. Anlagen Informationen abgegeben werden, die folgendem Signalinhalt entsprechen:The microcontroller of the switching device is programmed in such a way that information corresponding to the following signal content is sent to the connected devices or systems:

Umschaltvorgang steht bevor
Rückumschaltung steht bevor
Switchover is imminent
Switchback is imminent

Rückurnschaltung steht bevor und kann nicht verzögert werdenRe-switching is imminent and cannot be delayed

wogegen der Mikrokontroller der Geräte an die Umschalteinrichtung 3 eine Information mit dem Signalinhaltwhereas the microcontroller of the devices sends to the switching device 3 information with the signal content

- Rückumschaltung verzögern
abgibt.
- Delay switchback
gives away.

Die Verzögerungszeiten zwischen Warnung und Umschaltung bzw. Warnung und Rückumschaltung sowie die Wartezeit zum Verzögern der Rückumschaltung sind in einem definierten Wertbereich einstellbar und über die elektromedizinischen Geräte abfragbar.The delay times between warning and switching or warning and switching back as well as the waiting time for delaying the switching back can be set within a defined value range and queried via the electromedical devices.

Kommt es nun zu einer Verschlechterung der Netzqualität, die auf einen bevorstehenden Netzausfall schließen läßt, so gibt , der Mikrokontroller der Umschalteinrichtung 3 ein definiertes Warnsignal an die angeschlossenen elektromedizinischen Geräte 5 und 6 "Umschaltvorgang steht bevor".If there is a deterioration in the network quality, which indicates an impending power failure, the microcontroller of the switching device 3 sends a defined warning signal to the connected electromedical devices 5 and 6 "Switching process is imminent".

Damit werden die angeschlossenen Geräte vor einem bevorstehenden Umschaltvorgang gewarnt, um ihr eigenes Arbeitsregime selbsttätig auf den bevorstehenden kurzen Spannungsausfall einzustellen.This warns the connected devices of an impending switching process so that they can automatically adjust their own working regime to the impending short power failure.

Sobald die erforderliche Betriebsspannung der ersten Leitung über eine definierte Zeit wieder erreicht ist, gibt die Umschalteinrichtung rechtzeitig vor einer RückumschaltungAs soon as the required operating voltage of the first line is reached again over a defined time, the switching device gives a signal in good time before switching back

•a ···*•a ···*

eine Warnmeldung "Rückumschaltung steht bevor" an die angeschlossenen elektromedizinischen Geräte 5 und 6.a warning message "Return switchover imminent" to the connected electromedical devices 5 and 6.

In Abhängigkeit vom Betriebszustand geben die angeschlossenen Geräte 5 und 6 nach Empfang dieser Informationen erforderlichenfalls eine Meldung "Rückumschaltung verzögern" an die Umschalteinrichtung und gleichzeitig an alle anderen angeschlossenen Geräte, um einen transienten Zustand im Arbeitsregime ordnungsgemäß beenden zu können.Depending on the operating state, the connected devices 5 and 6, upon receipt of this information, send a "delay switchback" message to the switching device and simultaneously to all other connected devices if necessary in order to be able to properly terminate a transient state in the operating regime.

Nach Erhalt dieser Information wird von der Umschalteinrichtung 3 keine Rückumschaltung ausgeführt, sondern nach vorbestimmter Wartezeit erneut eine Warnmeldung "Rückumschaltung steht bevor" an die angeschlossenen Geräte abgegeben.After receiving this information, the switching device 3 does not carry out a switchback, but after a predetermined waiting time, a warning message "Switchback imminent" is sent to the connected devices again.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden bei einer Vielzahl von angeschlossenen Geräten an die Umschalteinrichtung 3 vom Mikrokontroller nur während der Rückumschaltzeit die Meldungen "Rückumschaltung verzögern"In a further embodiment of the invention, when a large number of devices are connected to the switching device 3, the microcontroller only issues the messages "Delay switching back" during the switching back time.

berücksichtigt und nach Ablauf der Rückumschaltzeit die &igr; Information "Rückumschaltung steht bevor und kann nicht verzögert werden" abgegeben und erst dann die Rückumschaltung eingeleitet.taken into account and after the switchback time has elapsed the information "switchback is imminent and cannot be delayed" is given and only then is the switchback initiated.

Wie im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel läßt sich die Erfindung ebenfalls für andere elektrotechnische Anlagen wie beispielsweise der Gebäudeautomation, Aufzugssteuerung usw. anwenden, bei denen mobile und stationäre Geräte und Anlagen mit einer Umschalteinrichtung über eine Kommunikationsverbindung verbunden werden können und dabei mit Hilfe der Umschalteinrichtung Steuerungsvorgänge ausgeübt werden.As in the embodiment described above, the invention can also be applied to other electrical systems such as building automation, elevator control, etc., in which mobile and stationary devices and systems can be connected to a switching device via a communication connection and control processes are carried out with the aid of the switching device.

Claims (4)

1. Umschalteinrichtung zum Umschalten von elektrischen Geräten und Anlagen bei Spannungsausfall der ersten Leitungen in Energieversorgungsystemen, die zwei Versorgungsleitungen aufweisen, auf die Stromversorgung der zweiten Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung und die hieran angeschlossenen Geräte mit Mikrokontrollern ausgestattet und über einen Feldbus miteinander verbunden sind und bei Veränderung der Netzspannung der ersten Leitung vor der Umschaltung auf die zweite Leitung oder auch bei Rückumschaltung auf die erste Leitung, den angeschlossenen Geräten jeweils die bevorstehende Umschaltung oder Rückumschaltung signalisiert und die Rückumschaltung von den angeschlossenen Geräten über den Feldbus verzögerbar, ist. 1. Switching device for switching electrical devices and systems to the power supply of the second line in the event of a power failure of the first lines in energy supply systems which have two supply lines, characterized in that the switching device and the devices connected to it are equipped with microcontrollers and are connected to one another via a field bus and, if the mains voltage of the first line changes before switching to the second line or also when switching back to the first line, the connected devices are respectively signaled the impending switchover or switchback and the switchback can be delayed by the connected devices via the field bus. 2. Umschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit zwischen Warnung und Rückumschaltung und die Wartezeit zum Verzögern der Rückumschaltung einstellbar und von den angeschlossenen Geräten abfragbar ist. 2. Switching device according to claim 1, characterized in that the delay time between warning and switchback and the waiting time for delaying the switchback are adjustable and can be queried by the connected devices. 3. Umschalteinrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben nur für eine bestimmte maximale Rückumschaltzeit Verzögerungsmeldungen berücksichtigt und bei Überschreiten der Rückumschaltzeit die bevorstehende Rückumschaltung und nach vorheriger Anzeige derselben vornimmt. 3. Switching device according to claims 1 and 2, characterized in that it takes delay messages into account only for a certain maximum switch-back time and, if the switch-back time is exceeded, carries out the impending switch-back and after prior indication of the same. 4. Umschalteinrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeiten von den angeschlossenen Geräten im Rahmen eines definierten Zeitumfanges veränderbar sind. 4. Switching device according to claims 1 and 2, characterized in that the delay times of the connected devices can be changed within a defined time range.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014224642B3 (en) * 2014-12-02 2016-03-24 Siemens Aktiengesellschaft fieldbus communication

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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