TW317670B - - Google Patents

Description

經濟部中夬標準局負工消費合作社印製 317670 A7 B7 五、發明説明（/ ) 本發明關於一種安全電力介面： 此類電力介面係用於設在一安全介面以及至少一個要 控制的驅動器間。實際上須使安全介面的輸出（由二進泣 的邏輯信號構成）配合驅動器所需的電力，本發明尤其是 用於接到一安全介面的_岀端或歐洲專利申請案E P — 5 26 ，350所述的一種選擇模組的輸出端：上述安全介 面包含一個環式不穩式多諧振盪盪器式的振逯器，它包含 奇數個反相器，這些反祖器的供電輸入端構成介面之功能 輸入端，這些功能輸入端本身接到自動装置輸出端，當镝 入端之一未被正確地供電，則振盪器的輸出信號為一連缰 信號。如果介面内有故障，則輪出端並不改變或變成一種 確定狀態(對應於振邏器之非振盪情形）。此安全介面包 含一種電路，確使振盪器的輸出信號整流。因此我們在安 全介面的输出端或由這類安全介面構成的選擇模組得到低 功垄信號 > 它們可帶有二種連續之邏輯位準，其中一種被 當作是一種確定状態：這種安全介面有一種性質，即：對 於裡面t發生故障的装置有高度功能安全性： 本發明的目的在提供一種電力介面，它可使驅動器受 控制而不會降低安全之性能及/或安全介面或設在上游的 選擇嘆組的使用性。 依本發明，此安全電力介面(它包含一輸入端，用於 接收運續二進泣邏輯輸人信號，並有輸入之連續信號的動 態谝碼装置，以及一電力交換控刺的装置，該控制装置接 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） --------1^------ΪΤ-----^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 317670 A7 B7 五、發明説明（

Z 經濟部中夬標隼局員工消費合作社印製 置電電的裝， 鐘並表測 璗盪第第 式分盪可路沲 裝與制面的極 時，代上 振振之之 程就振該電極 視，控介號電 生端將線 一該續定 可，供在摄電 監體 一 含信制 產 入並作 含 則連預11時提 接邏制 的晶 含 包 試 控 含 輸，體 包. 之 的 二號 } 係 式控 器電 包面測 的 包 試壓晶 置 時定號 含信聯它程的 換率 體 介生體 置測 電電 装 值預信 包盪關，可 體 交功晶該產 晶 装一的率 碼一一入:置振相置與晶 該{1電，含 電 試 的上功 编第為輸 聯裝為體裝當電 有 二各端 包到 測置子將 態 之號該關制號晶波便在 並少，出 且陁 動装端K動續信，相 控信電整在就 ’ 至 聯输 置置 自制之， 該連入好態該 出各含 Μ , 端含串關裝裝 該控·體置 ，之镝最狀，輸與包，時 出 包器相視制 ，該晶 装 色定當：定色的別置間號 输 器 動一監控。色 到電钊 持預，號 確持置 分 装 之ίι 一換?1的該該面特接各控 要種號信種要装們制體動 的交一置到藉介要連出該 次一信a一次碼它控晶振 置該的裝接號力次，檢到 一為的連的一编 ί, 些電.為 装，間制，信電一置 Μ 送 另號率洪器又當端這與號 碼於子控置試全明装，號 明信頻提動明，出，路信 0 在端該装測安發的置信 發入定則驅發路_外電出 態徵之到試些一本號装的 本II預，該本電画此輯 動特歷接測這成依信出壓 泫當供時與依輯二-邏的 該的電，動，構 波險電。 ，提值值 邏在號式關 到} 源極自置以 脈有該試 器器 二二 之別信程相 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2 10 X 297公釐） A7 B7 五、發明説明（J ) 飽和和控制信號，且當該输出信號為埋續信號時，就施一 阻止控制信號。 該可程式邏輯電路宜包含一診斷輸出端•當界面内部 無故障時，產生一振盪信號，如有故障，則產生連續信號 茲用圖式中本發明一特別實胨例（但不限剠本發明之 範圍）詳述其他優點及特徵。 圖中所示的電力介面包含二個功率電晶體（T 1 )及 (T 2 )，洌如Μ 0 S型者，串聯在一電源電壓（V a ) 與一輸出端（.1 )之間：一個驅動器(2 )偽用於接在輸 出端與接地端之間。當二電晶體（T 1 )及（T 2 l·飽和 時•電源電壓（V a )施到驅動器（2 )的端子。如果二 電晶體至少有一画不通，則不會有圧何電壓葩到驅動器（ 2 )的端子- 當正常作用時，安全介面或選擇模组（3 )(例如前 述歐洲專利所述的類型）的輸出端係接到該電力介面的一 输入端，它把低功率連續二進位邏輯輸入信號（E)葩於 —裝 訂-----^ ·線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 端號振信 a _ 入信則盪 二在 輸入，振第且 的II1 的定 , ) 果 準 } 預 制 4 如 位 Ξ 一 抑 ( 。 在H在被 器5.W如K!, 盪編网 ο E4 振 態 ,ο ί ί 一 動準 5 號器 到作位 如 信盪 .施)輯 洌入振 .),Ε 邏 < 輸則 Ε丨 一率果 ， 丨 號第頻如0 號 信 ‘Ν 定， 準 信 入 定預地 位 入輸預一反 在 輸將涸發相如 。 器一 丨,例 端 盪 在 4 !., 入振 i ίΑ準 輸該 Ε 器泣 該 ,ί. 盪號輯 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） A7 317670 B7 五、發明説明（¥ ) 出端提供一連續信號IA): 振盪器（4)的輸出端接到一個可程式邏輯電路（5 )的輸入端，該電路分別提供各不同之控制信號（B 1 ) 及ίΒ2)到電晶體（Τ1)與（Τ2)，在正常作用時 ，富E=1 ，則電路（5)把振盪信號（A)送到其輸出 端。振盪信號ί B 1 ) ( Β 2 )經由相關聯的濾波及整流 電路（6 )施到電晶體（Τ 1 )與（Τ 2 )的控制電極： 有一個電絕緣電路（例如一湩變壓器）設在各電路（6) 與電路（5 )的相關輸出端之間。如此，振盪信號（Β 1 )及ί Β 2 )控制電晶體（Τ 1 »及（Τ 2 )的飽和並控 制電源電壓（V a )施到驅動器（2 )之端子的作用。相 反地，如果輸入端（E )的信號為◦，則振盪器（4 )之 輸出端的信號（A)為一種連禳信號，且可程式邏輯電路 (5)提供連續信號（A)為一種運缡信號，且可程式邏 輯電路（5 )提供連續信號（Β 1 )及（B 2 ):如！ϋ， 施到電晶體（Τ 1 )及（Τ 2 )的控制電匯的信號為阻擋 信號，且沒有任何電壓拖到驅動器（2：)的端子： 可程式邏輯電路（5)的所有内部故障係由其輸入端 及/或輸出端的在電壓連續位準處的阻塞情事表琨。因此 ，信號ί Β 1 )與（Β 2 )不能兩個全部是振盪信號，且 至少a晶體中有一齬係不通者，使得任何電壓都不會拖到 驅動器（2 )如果捩盪器i 4 )闪在的故障使之不振盪 *情形也是如此-為了確谣安全，故當沒有s何電壓拖到 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X 297公釐） --------1^------ΪΤ-----▲ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（（Γ ) 該驅動器（2)時，它就在該安全狀態。為了確保此設潖 的安全，電力介面之輸入端（E )的信號當上游，電力介 面或選擇模組ί 3 )中檢岀故障情事時，係在其低位準， 因此使電晶體（Τ 1 )及ί Τ 2 )不通，且使韬動器ί 2 )進入安全抗態： 電力介面的某些内部故障同應地會自動使驅動器變成 一安全狀態。這種情形特別是在電晶體卡在不通吠態時， 或介面的導體開路，或電去耦（d e c 〇 u p i a g e )電路或電路 (6 )開路的情彫中是如此3 某些故障不會使驅動器自動荽到安全狀態，這锺倩形 特別是在電晶體之一卡在飽和狀態時是如此，這種故障須 視為危險且必須檢出。為此目的，該電力介面利用功率電 晶體之故障險出装置而完成 這庫檢出作業作將功率電晶體作線上循環測試而達成 。這種測試係在一涸測試時鐘的控制下達成，該時鐘把時 鐘脈波的信號（Η )加到可程式邏輯電路（5 )的一測試 輸入鏞，該信號Η用於做一自動测行的執行順序的時間基 礎：擧例而言，這锺自動測試在全部2 0 m s干進行： 為了證實一電晶體（T1)或（T2)的狀態，有一 電壓檢出電路（9)並聯在此電晶體上，且其輸出端接到 電路(5 )的一輸入端：¾壓檢出電路（9)宜甶一涸光 销含器搆成。電壓檢出的路的輸出信號(VI)或（V 2 )代表稻關電晶體的狀態，該電晶饈在跑和時，其端子上 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） --------|扣衣------1T-----▲ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（έ ) 的電壓大致為0 。 當E = 1時，信號（A ) ， ( B 1 ) a ( B 2 )為振 盪信號，而電晶體（T1)及（T2)除飽和者。將一信 號（Η )施到電路（5 )使得電晶體之一：洌如（Τ 1 ) 〕的控制信號短暫中斷，並藉相關？益的電路（9 )證霣該 電晶髖變成不通狀態。此電晶體在飽和位犖*且相同的操 作係經第二電晶體(Τ 2 )達成。此測試係為细脈波的類 型，換言之，阻斷不通的期間夠長，足Μ作險出，但對於 被韬動器列入考慮則遷太短： 在Ε = 0時做一測試 > 它能證詈電晶體並未卡在不通 的狀態：在此情形，信號(A、 ， ( B 1 )及(B 2 )隱 連續#，而電晶體（T1)與（丁 2)係阻塞不通者：把 一信號(Η ) 52到電路(5 ) ίί潯控制信號連壤施在各霄 晶體上，可證簧電晶體有效地變成飽和狀態，要注意，當 電晶體阻塞不通時，其極it作用像利用檢出電路（9 )達 成：. 在作自動測試時，筢到電路（5 )上的信號（V 1 ) 及(V 2 )玻該電路分析，因此電晶體的故障可被檢出， 且當檢岀有故障情事時，對於電路（5 )可提供二種功能 撗式 i衣有利於安全性的第一種功能檳式*電路將其输出端 ('B 1 J及ί B 2 J鎖閂在一電壓之連瀆位準，使二電晶 體(.Τ 1 )及(Τ 2 )不通，或者，如果二電晶體之一卡 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨Ο X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - - _=__= 1 ------ HH ^—^1 一^- - _ HH __ 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 317670 A7 B7 五、發明説明（〇 ) 在飽和狀態，則使另一個不通，以使驅動器變到安全狀態 。同時，故障的情事被發訊到電路（5 :)的一診斷輸出端 。當沒有故障時，電路（5)在此輸出端提供一振盪信號 (D)。當檢出故障時，信號（D)就變成連績信號。 依有利於可利性的第二種功能模式，電路（5 )把電 晶體的控制維持在與檢岀故障K後相同的情形。如前述， 這種故障情事藉一連續信號（D )發訊到診斷檢出端，為 了改善系統的安全性，可有利地挑選這二種功能模式。洌 如（但並不限於此），一個信號（D)的HIGH連續位 準可對應於第一種功能模式，而一個信號（D )的L 0 W 連績位準則對懕於第二種功能模式：一種接收信號（D i 的監視系統（圖未示）就設計成把這二種功能模式分別發 訊給操作者，如此他可更容易地決定沖裁的緊急程度： 如果可程式電路（5 )有内部故障，信號（D ) it荖 成連續位準。 它們的設計，K及它們能做線上測試的事實ί吏得這種 電力介面很安全（” P a i i - s a f e ”），不論那種簡單的故障會 發生K及不論邏輯輸入信號（E )的值如何皆如此：會發 生的簡單敁障可為有關於驅動器之控制条，统# •例如，振 盪器（4)，電路（5)，變壓器（7)，電路（6)， 電晶體，電源及接缲，W及有蹦於测試条統者，洌時測試 時鐘（8 :)，電路（5 )及光耦合器（9 )，在所有這些 情形，驅動器要成安全狀態，或者故障情蓽甩診斷信號ί 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公煃） ---------裝------訂-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（8 ) D )發訊： 〔圖式之說明〕 第一圖係本發明電力安全介面的方塊圖。 [圖號之說明〕 (T 1 ) ( T 2 ) 功率電晶體 (1 ) 輸出端 (V a ) 電源電力 (2 ) 驅動器 (3 ) 選擇模組 (E ) 輸入信號 (4 ) 振a器 (A ) 振盪信號 (5 ) 可程式邏輯電路 f B 1 ) ( B 2 ；> 振盪信號 (6 ) 電路 (9 ) 電壓檢出電路 _批衣 訂 -線 (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局角工消費合作社印装 A8 B8 C8 D8 七、申請專利範圍 1 •一種安全電力介面，包含一輸入端以接收連.壤二 進位邏輯輸入信號（E )，以及該輸入之連續信號ί E ) 的動態編碼装置ί 4 ) ，Μ及電力交換器的控制裝置（5 )(7 ) ( 6 )，這些控制装置（5 ) ( 7 ) ί 6 )接到 該動態编碼裝置的一輪出端ί A )，並有監視裝置（9 ) * Μ監視該交換器的狀態，其持徵在： 該交換器包含至少二個功率電晶體（Τ 1 ) ( Τ 2 ) ，與接在電源電壓（V a )的端子間的一驅動器（2 )串 聯，各電晶體包含一個控制電極，接到該控制装置的一相 關輸出端，此介面更包含介面之自動測試装置，連接到該 監視装置（9 )，並包含測試信號產生裝置，這些測試信 號藉該控制装置陁到電晶體（Τ 1 ) ί T 2 )的控制電極 ，Μ構成一安全電力介面： 2 ·如申請專利範圍第1項所述之安全電力介面，其 中： 該自動測試装置包含產生時鐘脈波信號（Η )的装置 (8 )，接到該控制装置的一測試輸入端 > 並有檢出装置 (9 ) ，Μ檢出各電晶體ί. Τ 1 ) - ( Τ 2 )端子上的電 壓，並將代表該電壓的信號（V 1 ) · ( V 2 )送到該控 制装置，俾將該功率電晶體作線上測試： 3 ·如申請專利範圍第2項所述之安全電力介面，其 中： 該測試係用细脈波作的測試，自動測試装置將信號依 本紙張尺度逋用中國國家標隼（CNS ) Α4洗格（210Χ 297公釐〉 ---------裝------訂-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ABCD 317670 六、申請專利範圍 序送到該電晶體。 4 ·如申請專利範圍第1或第2項所述之安全電力介 面，其中： 該檢出装置（9 ) S含一光耦合器。 5 ·如申請專利範圍第1或2項所述之安全電力介面 ，其中： 該控制装置包含一診斷輸出端，當介面沒有内部故障 時，產生一振盪信號（D )，當有故障時，產生一連鑛信 號（D ): 6 ·如申請專利範圍第5項所述之安全電力介面*其 中 ： 當介面有內部故障時•該控装置產生驵擋信號使二功 率’電晶體ί T 1 :I ( Τ 2 )不通： 7 ·如申請專利範圍第1或2項所述之安全電力介面 ，其中： 該動態編碼装置（：4 )包含一振盪器（4 )，當輸入 信號（Ε )為一第一預定連續值時，就產生預定頻率的信 號（A )，當輸入信號（E )為第二預定連續值時就產生 連續信號ί A ) ‘： 8 ·如申請專利範圍第7項所述之安全電力介面，其 中： 該輸入信號（E )之第二預定值與驅動器（2 )的安 全狀態相關聯- 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） n I -· m 11--- -II ϋ· υ I 士"-n^i - I 11-.- - 1--1 V J. - - - _ : ------- I . I- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局負工消費合作社印裝 317670 A8 B8 C8 D8 七、申請4利範圍 9 ·如申請專利範園第1或2項所述之安全電力介面 ，其中： 該控制装置包含一可程式邏輯電路（5)，當編碼装 置（4)的輸出信號（A)為振動信號時，就將振盪信號 (B 1 ) ( B 2 )送到分別與各電晶體（T 1 ) ( T 2：) 相關雖的二個不同控制輸出端。 1 0 ·如申請專利範圍第9項所述之安全電力介面， 其中： 該控制装置包含成型裝置（7 ) ( 6 .)，連接在可裎 式邏輯電路與電晶體（T 1 ) ( T 2 )之間，Μ使在該與 可程式邏輯電路相關的輸出信號為振盪信號時，把飽和控 制信號施到電晶體的控剌電極，而在該輸出信號為連續ί言 號時，就把一阻止控制信號疵到該控制電極。 --------.装------訂------银 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中失楳準局貞工消费合作社印装 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐）