切换装置和包括此切换装置的系统 |
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| 申请号 | CN200780004706.3 | 申请日 | 2007-01-25 | 公开(公告)号 | CN101379577B | 公开(公告)日 | 2012-01-18 |
| 申请人 | 西门子公司; | 发明人 | 斯蒂芬·拜尔; 彼得·豪塞尔特; 雷纳·凯尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种切换装置(320)，其包括用于在响应 电流 相位 输入(L1、L2、L3)与响应电流相位输出(T1、T2、T3)之间切换至少一个电流相位的切换部件，所述切换装置适用于切换 电动机 的供电 电路 的电流，所述切换装置进一步包括：i)用于第一通信系统(240)的第一通信系统 接口 (112)；ii)用于第二通信系统(241)的第二通信系统接口(116)；和iii)选择单元(μC、405、410)，其适于选择所述切换装置(320)相对于所述第二通信系统(241)是主装置还是从属装置。本发明还提供了一种相应的独立系统。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种切换装置(320)，其包括用于在响应电流相位输入(L1、L2、L3)与响应电流相位输出(T1、T2、T3)之间切换至少一个电流相位的切换部件，所述切换装置适用于切换电动机的供电电路的电流， |
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| 说明书全文 | 切换装置和包括此切换装置的系统技术领域[0003] 在电气工程中使用切换装置来切换不同种类电路中的电流。电动机的供电电路的切换依据实施方案而需要切换一个或三个电流相位。因为可能涉及到相对高的电流，所以普通类的切换装置包括例如接触器、断路器和过载继电器的装置。这些装置中的每一者都具有适于执行切换相关功能的不同方面的部件。但一般来说，切换装置包括用于在响应电流相位输入与响应电流相位输出之间切换至少一个电流相位的切换部件，例如用于每一相位的至少一个可移动接触零件和响应固定接触零件，或相应的电气切换部件。 [0004] 需要能够远程监视切换装置的实际状态，尤其是其切换部件的实际状态，或远程改变切换装置的操作，尤其是其切换部件的操作。此情形在以下情况时是尤其需要的：切换装置成群组安装，因此包括多个切换装置，从而存在大量供电电路要切换或沿着一个供电电路存在大量切换装置。 [0005] 随着切换装置的数目增加，手动监视或控制切换装置的时间和工作量增加很多，使得此工作容易变成繁重的任务。 [0006] 为了能够远程监视或改变切换装置的操作，当前在市场上存在一些实施方案，例如本发明申请人的 图1和图2中示意性说明当前实施方案的结构。 [0007] 图1展示连接到包括四个切换装置120的群组的现有网关110。切换装 置120包括切换部件，其已知用于在响应电流相位输入(例如，用于三个相位的L1、L2、L3)与响应电流相位输出(例如，用于三个相位的T1、T2、T3)之间切换至少一个电流相位。此外，切换装置120适用于切换电动机的供电电路的电流。 [0008] 图2展示当网关110的第一通信系统接口112已优选经由第一通信系统240的响应通信系统接口212而连接到第一通信系统240时的图1的系统。网关110的第二通信系统接口116连接到切换装置120的通信系统接口116，使得网关110和切换装置120可与第二通信系统241通信。此外，切换装置120可通过其响应通信系统接口116连接到第二通信系统241。可通过使用连接到切换装置120的响应第二通信系统接口116的桥接元件115来实施切换装置120与第二通信系统241之间的连接。 [0009] 可提供现场控制装置230，其可通过特殊适配器235连接到第二通信系统241。现场控制装置230可用于测试目的，尤其在系统尚未连接到第一通信系统240时，控制系统200经由所述第一通信系统240可监视和控制现场控制装置。 [0010] 网关110处理从第二通信系统241到第一通信系统240的路由消息，所述第一通信系统240具有比第二通信系统241大的带宽。以此方式，可将切换装置120保持为尽可能简单，特定来说，因为第二通信系统241可为非常基本的通信系统，所以其在切换装置120的处理单元μC处需要非常少的处理功率。 [0011] 发明内容 [0012] 本发明者将采用单独的网关来实现对至少一个切换装置的操作的远程监视或改变的需要视为不利条件，因为网关易于增加安装有切换装置处的设备的尺寸和成本。 [0013] 此外，本发明申请人提出新一代切换装置，其中将若干切换装置(尤其是接触器、断路器和过载继电器)的功能性仅实施为单个装置单元，所得装置接着要求较复杂的资料通信，本发明者已观察到，在切换装置与网关之间具有简单通信系统的先前限制不再适用，因为此类切换装置将需要提供足够处理功率的处理电路。 [0014] 因此，本发明第一目的是在第一通信系统与冗余的第二通信系统之间形成专用网关。 [0015] 可通过根据权利要求1所述的切换装置来实现此目的，即，通过向所述切换装置进一步实施用于第一通信系统的第一通信系统接口、用于第二通信系统的第二通信系统接口和选择单元，所述选择单元适于选择切换装置相对于所述第二通信系统是主装置还是从属装置，借此，选择结果取决于第一通信系统接口是否连接到所述第一通信系统。因为现在将网关的功能实施于切换装置中，所以不再需要独立网关。 [0016] 本发明第二目的是减少在安装系统方面的复杂性，所述系统包括至少两个切换装置，能够远程监视所述至少两个切换装置或能够远程改变其操作。 [0017] 可通过根据权利要求8所述的系统来实现此目的，即，通过使所述系统中具有：根据本发明第一目的的第一切换装置，其通过所述第一通信系统接口而连接到第一通信系统且通过所述第二通信系统接口而连接到第二通信系统；和根据本发明第一目的的至少一个第二切换装置，其通过所述第二通信系统接口而连接到所述第二通信系统。因为系统中的切换装置现在包括用于第一通信系统和第二通信系统的通信系统接口，所以可使安装变得相对简单，因为装置中的哪一者将连接到第一通信系统已无关紧要，因此使得组装、零售和安装实践的过程中仅需要生产或存放较少数目的切换装置。 [0018] 此外，系统冗余度可增加，因为可较好地避免由包括网关功能性的唯一元件的故障所引起的问题。 [0019] 附属权利要求描述本发明的两个目的的各种有利方面。 [0020] 本发明的优势： [0021] 如果切换装置进一步包括信息提供单元，其适于将关于切换装置的实际状态的信息，或通过第二通信系统接口接收到的信息发送到所述第一通信系统接口，那么可有利地实施对切换装置或通过所述第二通信系统接口而连接到所述切换装置的其它切换装置的远程监视。 [0022] 如果切换装置进一步包括命令翻译单元，其适于将通过所述第一通信系统接口接收到的命令翻译成经翻译的命令，并将其发送到所述第二通信系统接口，那么可有利地实施对切换装置或通过所述第二通信系统接口而连接到所述切换装置的其它切换装置的操作的远程改变。 [0023] 具体来说，如果选择单元适于响应于第一通信系统接口连接到所述第一通信系统，而选择所述切换装置相对于所述第二通信系统是主装置，或响应于所述第一通信系统接口并未连接到第一通信系统，而选择切换装置相对于第二通信系统是从属装置，那么可提供简单安装。 [0024] 可通过实现现场控制装置的使用来促进所安装的切换装置的测试。如果切换装置进一步包括状态检查单元，其适于响应于检测到现场控制装置，而允许将通过所述第二通信系统接口接收到的信息提供给所述现场控制装置，或者接受从所述现场控制装置接收到的命令，那么可实现用于连接此类现场控制装置的特别有利的方式。以此方式，相对于第二通信系统充当主装置的切换装置除了通过第一通信系统将所述信息传递给远程控制系统以外，可将信息传递给现场控制装置，或并不通过第一通信系统将所述信息传递给远程控制系统。 [0026] 下文中，借助附图的图3到图5中所示的实例来描述本发明的不同实施例，其中： [0027] 图1展示连接到四个切换装置的群组的现有网关； [0028] 图2展示当网关已连接到第一通信系统且切换装置已通过第二通信系统连接到网关时的图1的系统； [0029] 图3展示根据本发明第一目的的切换装置的群组，其经连接以形成四个切换装置的群组； [0030] 图4展示当第一切换装置连接到第一通信系统，且其它切换装置已通过第二通信系统连接到第一切换装置时的图3的系统；以及 [0031] 图5说明现场控制装置或密钥可如何连接到第二通信系统。 [0032] 所有图中相同参考数字指代类似结构元件。 [0033] 具体实施方式 [0034] 图3展示根据本发明第一目的的切换装置320的群组，其经连接以形成四个切换装置的群组。 [0035] 每一切换装置320包括用于在响应电流相位输入L1、L2、L3与响应电流相位输出T1、T2、T3之间切换至少一个电流相位的切换部件，所述切换部件是现有技术中已知的。切换装置320包括适于切换电动机的供电电路的电流的部件，优选在三个相位中进行切换，但仅切换一个电流相位的实施方案是可能的。 [0036] 切换装置320包括辅助电源121，其优选包括两个端子，可经由所述两个端子来设置电源电压。使用电源电压来供应切换装置320的操作电流。如果电源电压消失，那么切换装置320切断供电电路。常常使用电源电压的断开以指示紧急断开命令的施加。 [0037] 每一切换装置320进一步包括集成网关410，其包括用于第一通信系统240的第一通信系统接口112、用于第二通信系统241的第二通信系统接口116，和选择单元，例如可在处理电路μC中执行的一段软件代码且当所述软件代码被执行时，适于选择切换装置320相对于所述第二通信系统241是主装置还是从属装置。 [0038] 此外，选择单元可包括选择元件405，例如在检测到第一通信系统240时就启动或在第一通信系统240的通信系统接口212存在于切换装置320的第一通信系统接口112中时就启动的开关或继电器。作为替代或除此以外，选择元件405可实施为可在处理电路μC中执行的一段软件代码且当所述软件代码被执行时，适于启动选择单元。 [0039] 为了实现较灵活的连接，每一切换装置320优选包括用于第二通信系统241的两个接口116。 [0040] 图4展示当第一切换装置320连接到第一通信系统240且其它切换装置320已通过第二通信系统241而连接到第一切换装置320时的图3的系统。 [0041] 切换装置320可进一步包括信息提供单元，例如可在处理电路μC中执行的一段软件代码且当所述软件代码被执行时，适于将关于切换装置320的实际状态的信息，或通过所述第二通信系统接口116接收到的信息发送到所述第一通信系统接口112。 [0042] 切换装置320可进一步包括命令翻译单元，例如可在处理电路μC中执行的一段软件代码且当所述软件代码被执行时，适于将通过所述第一通信系统接口112接收到的命令翻译成经翻译的命令，并将其发送到所述第二通信系统接口116。 [0043] 所述选择单元优选适于响应于第一通信系统接口112连接到所述第一通信系统240，而选择切换装置320相对于所述第二通信系统241是主装置。具体来说，选择单元可适于自动执行选择步骤。 [0044] 作为替代或除此以外，选择单元可进一步适于响应于第一通信系统接口112并未连接到第一通信系统240，而优选自动地选择切换装置320相对于所述第二通信系统241是从属装置。 [0045] 在图4的系统中，第一切换装置320通过第一通信系统接口112而连接 到第一通信系统240，且通过第二通信系统接口116而连接到第二通信系统241。可为任何数目的其它切换装置320通过其第二通信系统接口116而连接到第二通信系统241。 [0046] 具体来说，通过使用放置到响应第二通信系统接口116上的桥接元件115来实施切换装置320之间的连接，第二通信系统241经由所述连接而实施。最后一个切换装置320的第二通信系统接口116可具备(例如)终止器125，以避免第二通信系统241中的反射。 [0047] 第一切换装置320可以是相对于所述至少一个第二切换装置320的主装置。优选的是，选择单元适于自动地选择此功能。 [0048] 通过将此网关功能性集成到切换装置320，主切换装置320可从连接到第二通信系统241的从属切换装置320得到所有信息。在主切换装置320中，逻辑可自动启动，从而实现与现场控制装置230的通信，而不管远程控制系统200。 [0049] 图5说明现场控制装置230或密钥335可如何连接到第二通信系统241。 [0050] 为了实现此，每一切换装置320可进一步包括状态检查单元，例如可在处理电路μC中执行的一段软件代码且当所述软件代码被执行时，适于响应于检测到现场控制装置230，允许将通过所述第二通信系统接口116接收到的信息提供给所述现场控制装置230，或者接受从所述现场控制装置230接收到的命令。 [0051] 可通过提供密钥335来实施对现场控制装置的存取控制，所述密钥335可像切换装置320一样连接到第二通信系统241。此有助于安装的安全性，因为可防止不当或未授权的使用。 [0052] 通过主切换装置320，现场控制装置230有可能个别地或以逐群组地询问每一切换装置320。通过具有可插入的密钥335，可设置对现场控制装置230的存取权。主切换装置320的状态检查单元接着检查是否授予对现场控制装置230的存取权。密钥335可以是存储器组件、硬件解决方案或硬件编码。具体来说，密钥335是电子密钥；密钥335也可以是加密狗(dongle)。 [0053] 如果密钥335是电子密钥，那么通过将密钥335的通信系统接口501放置到第一切换装置320或现场控制装置230的响应通信系统接口116上，所述密钥335可连接到第一切换装置320，优选是所述第二通信系统241或通过所述现场控制装置230。以此方式，优选通过所述现场控制装置230或切换装置320中的一者的第二通信系统接口116，密钥335可直接连接到第二通信系统241。 [0054] 也有可能对没有第一通信系统240的切换装置320进行测试，因为主切换装置320进行控制。另外，通过第二通信系统241，现场控制装置230可控制或监视连接到第二通信系统241的每一切换装置230。 [0055] 因此，状态检查单元可适于仅在检测到有效密钥335之后才允许提供所述信息或接受所述命令。 [0056] 有可能将现场控制装置230直接连接到切换装置320。此在正在使用切换装置320时进行测试控制的情况下很有意义，因为电工可直接测试功能且无需将系统或切换装置320连接到远程控制系统200。以此方式，可现场读取到可能的错误消息。 [0057] 对于将要对系统的所有切换装置320进行测试的情况来说，现场控制装置230可连接到第二通信系统241，现场控制装置230经由所述第二通信系统241可与远程控制系统 200、与主切换装置320或与从属切换装置320通信。因此，可由远程控制系统200监视由现场控制装置230发送的控制和诊断命令。 [0058] 现场控制装置230可包括输入部件502，以接收用户输入，现场控制装置230接着将所述用户输入作为命令转发到主切换装置。此外，现场控制装置230可包括输出部件503，以向操作者显示现场控制装置230的状态。 [0059] 为了减小切换装置320的变化形式的数目，优选所有切换装置都包括选择单元、第一通信系统接口112，和优选一个或两个第二通信系统接口116。 因此，选择单元基本上具有用作第一通信系统240与第二通信系统241之间的网关的功能。经由第一通信系统240，且因此经由用作相对于第二通信系统241的主装置的切换装置320而发生与远程控制系统200的通信。 [0060] 第一通信系统240优选是能够将系统连接到远程控制站的系统总线或现场总线。或者，第一通信系统240可以是点对点通信系统或无线通信系统。具体来说，此类通信系统的非限制性实例是AS接口、IO链路、PROFIBUS、PROFINET或以太网。无线通信系统的非限制性实例包括WLAN(尤其指如IEEE802.11b/g/？规范中所指定的)， 或ZigBee(例如IEEE 802.15.4规范中所指定的)。 [0062] 第一通信系统接口112和第二通信系统接口116包括：一个或一个以上物理存取单元，以分别存取第一通信系统240或第二通信系统241；和各自的协议单元，例如可在处理电路μC中执行的一段软件代码且当所述软件代码被执行时，适于经由所述一个或一个以上物理存取单元与第一通信系统240或第二通信系统241通信。因此，物理存取单元包括通信单元，以经由例如连接器/插槽或天线的无线或有线通信媒体进行通信。 [0063] 切换装置320优选是低压切换装置，其适于在至多1000伏的电压下切换电流，具体来说，在380伏到690伏的范围内。 |
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