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提供上锁挂牌的安全可编程逻辑控制器

阅读：1033发布：2020-10-08

专利汇可以提供提供上锁挂牌的安全可编程逻辑控制器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及一种用于功率控制柜的上锁挂牌系统、一种上锁挂牌站、一种用于功率控制柜的功率控制电路、以及一种用于马达控制中心的上锁挂牌系统。一种用于在马达控制中心中控制多个铲斗的远程上锁挂牌系统采用了安全网络，该安全网络提供了一个或更多个远程上锁挂牌站与控制中心的各个铲斗之间的串行通信，从而允许功率的远程断开而无需保护设备。，下面是提供上锁挂牌的安全可编程逻辑控制器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于功率控制柜的上锁挂牌系统，所述上锁挂牌系统包括：
1)至少一个上锁挂牌站，其提供：
a)具有共享操作器的接触部，所述操作器用于当所述操作器处于去激活位置时容置挂锁，所述挂锁阻挡对所述操作器的致动，
b)显示器，其指示至少一个相关联的马达电路的去激活；以及
c)站安全网络接口元件，其使用被配置成提供安全完整性等级SIL-3可靠通信的串行网络上的冗余通信来与所述接触部和显示器通信，以发送接触部状态并接收显示器状态；
2)与所述串行网络通信的安全可编程逻辑控制器，所述安全可编程逻辑控制器执行存储的程序，以接收所述接触部状态和所述显示器状态并根据存储的程序在所述串行网络上将所述接触部状态和所述显示器状态重定向；
3)能够位于所述功率控制柜中的至少一个功率控制电路，所述功率控制电路提供有：
a)各自提供有线圈的第一和第二接触器，所述线圈对独立的接触部进行切换，所述第一接触器的接触部与所述第二接触器的接触部串联以在闭合时在功率源与所述马达电路之间传送电功率；
b)电压传感器，其检测在所述马达电路与所述第一和第二接触器之间的连接处的电压，以检测从所述马达电路对功率的去除；
c)柜安全网络接口元件，其在所述串行网络上通信，以接收所述接触部状态来控制所述第一和第二接触器的线圈，并发送从所述电压传感器得到的显示器状态，所述电压传感器是检测从所述马达电路对功率的去除的。
2.根据权利要求1所述的上锁挂牌系统，其中，所述站安全网络接口元件和所述柜安全网络接口元件中的至少一个是所述安全可编程逻辑控制器PLC的I/O模块，其使用被配置成提供SIL-3可靠通信的串行网络上的冗余通信来提供所述PLC与所述I/O模块之间的通信。
3.根据权利要求1所述的上锁挂牌系统，其中，所述功率控制电路还包括具有线圈的第三接触器，所述第三接触器的接触部连接在所述马达电路与所述第一和第二接触器之间的所述连接与隔离接地之间，其中，所述柜安全接口元件接收所述接触部状态以在所述第一和第二接触器的接触部开路时控制所述第三接触器的线圈将所述马达电路接地。
4.根据权利要求1所述的上锁挂牌系统，其中，所述串行网络提供了要求为
0.001-0.0001的故障概率。
5.根据权利要求1所述的上锁挂牌系统，其中，所述站安全网络接口元件发送接触部状态，从而导致当所述操作器的接触部中的一个开路或其中的二者均开路时所述第一和第二接触器的接触部开路。
6.根据权利要求1所述的上锁挂牌系统，其中，所述功率控制电路位于满足电弧抑制的美国电气和电子工程师协会IEEE C37.20.7-2007标准的外壳中。
7.根据权利要求1所述的上锁挂牌系统，还包括马达控制中心的铲斗，所述马达控制中心具有以下封装：其提供保持与马达电路通信的电路的多个铲斗；
其中，所述电力控制电路附接在所述铲斗内。
8.一种上锁挂牌站，包括：
a)具有共享操作器的接触部，所述操作器适于当所述操作器处于去激活位置时容置挂锁，所述挂锁阻挡对所述操作器的致动，
b)显示器，其指示至少一个相关联的马达电路的去激活；以及
c)第一安全网络接口元件，其连接到所述接触部和所述显示器，以使用被配置成提供到系统隔离装备的安全完整性等级SIL-3可靠通信的串行网络上的冗余数据来发送接触部状态并接收显示器状态。
9.一种用于功率控制柜的功率控制电路，包括抵抗电弧闪光的外壳并容纳有：
各自提供线圈的第一和第二接触器，所述线圈对独立接触部进行切换，所述第一接触器的接触部与所述第二接触器的接触部串联，每个串联连接的接触部在第一端子处从功率源接收来自第二可释放电连接器的电功率，并将切换的功率从第二端子提供给所述第二可释放电连接器用于对马达的操作；
电压传感器，其在所述第二端子处检测电压；
安全网络接口元件，其向所述第一和第二接触器的线圈提供控制信号并与所述电压传感器通信以接收来自所述电压传感器的输入信号，所述安全网络接口元件利用远程上锁开关提供串行网络上的冗余通信以提供安全完整性等级SIL-3可靠通信，从而在所述串行网络上接收所述控制信号的数据和发送所述输入信号的数据。
10.一种用于马达控制中心的上锁挂牌系统，所述马达控制中心的类型是提供多个铲斗容置开口并容纳有用于与马达电路通信的导体，所述上锁挂牌系统提供了铲斗，所述铲斗包括：
抵抗电弧闪光外壳，被装配在所述马达控制中心内并容纳有：
提供有线圈的第一接触器，所述线圈对接触部进行切换，所述接触部在第一端子处从功率源接收电功率并在第二端子处提供切换的功率；
电压传感器，其在所述第二端子处检测电压；
非安全马达驱动器，其具有连接到所述第二端子的功率端子，所述功率端子为所述非安全马达驱动器提供内部功率，所述非安全马达驱动器还包括开关元件，所述开关元件将内部功率与用于合成马达驱动电压的功率半导体断开；
安全网络接口元件：
a)向所述第一接触器的线圈提供控制信号；
b)与所述电压传感器通信以接收来自所述电压传感器的输入信号；
c)向所述开关元件提供控制信号；
所述安全网络接口元件利用远程上锁开关提供串行网络上的冗余通信以提供安全完整性等级SIL-3可靠通信，从而在所述串行网络上接收所述控制信号的数据并发送所述输入信号的数据。

说明书全文

提供上锁挂牌的安全可编程逻辑控制器

技术领域

[0001] 本发明涉及例如在马达控制中心中使用的电控制柜，并且具体地涉及对这种控制柜的远程上锁挂牌的方法。

背景技术

[0002] 工厂等中的工业装备通常由封入控制柜中的混合起动器控制。混合起动器是包含马达起动器、保险丝或断路器以及用于切断功率的设备的单个封装。还可以包括与对马达的控制相关联的其他设备。控制柜提供坚固的金属容器，该金属容器容纳有电路以控制和/或断开到装备的功率并且保护装备在装备故障或电功率变化的情况下免受过大电流的影响。

[0003] 在许多工业应用中，需要多个电动马达并且常常希望从中心位置控制这些马达中的一些或全部。“马达控制中心”是在物理上被分组成一个组件的混合起动器或控制柜的物理分组。马达控制中心通常是容纳有多个独立抽屉或“铲斗(bucket)”的柜子。每个铲斗可以从柜子中的公共总线接收功率并提供各个断开和保护电路。通过将柜子分成铲斗，每个马达可以具有个体化的控制电路并且可以如会期望的那样与功率单独连接和断开。通常，每个铲斗在其前面上具有断开操作器，可以操作该断开操作器以将功率与铲斗断开并提供对铲斗的机械释放，使得可以仅在将功率与铲斗断开时移除铲斗。

[0004] 虽然马达控制中心的结构通过在抽取铲斗时隔离和断开铲斗提供了免于火灾风险、电死和电击危险的良好保护，但是近来存在对称作电弧闪光的附加的危险的关注。电弧闪光是使其周围的空气过热从而膨胀并在电封装内产生压力波的电弧所产生的。由电弧闪光产生的大量的热和能量会造成严重的损伤，这些损伤包括来自燃烧和蒸发材料的烧伤、来自声波的受损听力、以及来自高强度闪光的受损视力。由于此原因，会要求在马达控制中心工作的人员在处于马达控制中心的附近时戴着个人保护装备(PPE)。

[0005] 在工业设备的维护期间，常常需要维护人员在如下机器上工作：在维护期间，如果该机器未完全去激活或如果该机器意外地重新激活，则该机器会造成危险。由于此原因，已知使用上锁挂牌(LOTO)过程确保从这种设备对功率的移除以用于维护。上锁挂牌设备提供了主动断开到相关联的设备的功率并可以利用多个挂锁来锁定在断开位置中的装置，其中机器附近的每个维护人员有一个挂锁。挂锁提供了简单且可靠的机构，以确保机器不会意外地激活或在设备上工作的所有维护人员的没有同时出现的情况下激活。

[0006] 虽然通常上锁挂牌设备直接附接在功率源与相关联的机器之间，但是可替选地已开发了低电压远程上锁挂牌开关以与安全隔离设备(例如可从本申请的受让人Rockwell Automation公司商购的安全隔离系统)结合地使用。该系统隔离装备使用冗余监视的、远程操作的接触器-隔离系统，该系统被封装以提供断开/隔离功能。远程上锁挂牌开关允许具有其挂锁的操作者位于远离主功率断开装置处。这通过使用冗余布线、安全监视继电器(具有要求与用于操作的冗余输入的一致性的线圈结构和力引导接触部)和冗余隔离接触器是可行的。

[0007] 远程上锁挂牌开关和系统隔离设备减少了维护人员从维护的机器走到可以断开功率的典型远程位置所需要的时间。

发明内容

[0008] 本发明人认识到：对于诸如马达控制中心的控制柜而言，远程上锁挂牌开关是所希望的，以允许进行对马达的去激活而无需穿上个人保护装备。本发明通过使用针对安全可编程逻辑控制器开发的类型的安全网络技术，提供了个体化的上锁挂牌的多个铲斗，而无需在每个远程上锁挂牌站与对应的铲斗之间的繁琐的冗余布线。通过采用安全网络，多个远程上锁站可以利用单个菊花链式网络介质来为多个铲斗维修。另外，远程上锁站与铲斗之间的映射可以灵活地改变，而无需重新布线。

[0009] 在查看以下详细描述、权利要求和附图时，对于本领域的普通技术人员而言，本发明的其他特征和优点将变得明显，在附图中，使用相似的附图标记表示相似的特征。

附图说明

[0010] 图1是应用本发明的具有多个铲斗的控制中心的简化透视图；

[0011] 图2是示出了电路、后面连接器和前面断开操作器的一个铲斗的横截面；

[0012] 图3是图2的一个示例性铲斗的框图；

[0013] 图4是图3的铲斗的电路的示意图；

[0014] 图5是用于与图4的铲斗通信的远程上锁站的幻影(phantom)透视图；

[0015] 图6是提供对等(peer to peer)连接的本发明的第一实施例的框图；

[0016] 图7是用于与对等连接一起使用的远程上锁站的电路的框图；

[0017] 图8是示出了应用介入的安全可编程逻辑控制器的第二实施例的与图6类似的图；

[0018] 图9是示出了以对等为基础的单个网络上的多个远程上锁站与不同的铲斗之间的通信的框图；

[0019] 图10是示出了利用介入的可编程逻辑控制器在多个远程上锁站与不同的铲斗之间通信的与图9类似的图；

[0020] 图11是示出了网络的扩展以提供显示和其他辅助控制的与图9和10类似的图；

[0021] 图12是示出了如可以由铲斗实现的附加功率控制的简化图；

[0022] 图13是如可以由本发明的系统控制的非安全驱动器的简化框图；以及

[0023] 图14是示出了安全可编程逻辑控制器PLC与标准PLC之间的网络的共享的与图10类似的图。

具体实施方式

[0024] 现在参照图1，马达控制中心10可以提供例如具有钢板的柜子12，该柜子容纳有具有抽屉形式的一个或更多个铲斗14，铲斗14可以从柜子12拉出用于维修。通常，每个铲斗14会在其前表面上具有其操作者可接近的断开器(disconnect)18。断开器18在旋转(或者在其他情况下是移动)时将断开铲斗内的功率并释放机械互锁或允许对机械互锁的释放，从而允许铲斗滑动到柜子12之外用于维修等。断开器18的操作器还提供了用于该抽取的手柄。通常，铲斗14各自提供有在顶部处敞开并满足诸如美国电气和电子工程师协会IEEE 37.20.7-2007的电弧抑制标准的钢板封装。

[0025] 柜子12将提供内部配电总线(图1中未示出)，该内部配电总线将三相功率20、PE接地23和隔离接地21分配给各个铲斗14，并提供各个铲斗14与连接到马达24或工厂或工业处理中使用的其他负载的下游导体22之间的连通。

[0026] 现在参照图2，每个柜子12提供内隔间26，内隔间26可以容纳有提供断开、过流保护和监视连同将描述的其他功能的各种电路模块28。与断开器18相对且容置在柜子12内的铲斗14的后壁30可以提供一个或更多个电连接器32，电连接器32以可释放的方式与对应的连接器34连接，连接器34在柜子12的后壁上并连接到三相功率20、PE接地23、隔离接地21以及下游导体22。可替选地或另外地，除了三相功率之外的一些导体可以位于铲斗14内部，或者可以去除这些连接器以有利于硬布线。

[0027] 现在参照图3，铲斗14上的连接器32可以附接到内部布线36以与电路模块28和断开器18连接。在一个示例性铲斗14中，根据本发明，三相功率20可以经由导体32a引入铲斗并通过断开器18，从而允许当从柜子12移除铲斗14时将三相功率20与其余的电路模块28断开。从断开器18开始，三相功率可以通过具有三个接触部(每相有一个接触部)的初级接触器38，三个接触部中的每个与次级接触器40的对应接触部串联地布线。具有初级接触器38和次级接触器40的环境一起提供了对其余电路模块28的冗余断开。

[0028] 接触器38和40可以由安全网络接口模块42控制，安全网络接口模块42经由连接器32c与如将描述的安全网络50通信。可选的接地接触器46可以使接触器40的输出接地到(在使接触器40开路之后)隔离接地21，从而提供了在接触器40的负载端子上不存在电压的附加保证。接触器40可以连接到电路模块28(接触器、起动器、固态起动器或驱动器)，然后功率输出连接到连接器32b或直接连接到引向下游导体22、马达24或给定的或不同的铲斗14中的其他下游装备的连接器。

[0029] 铲斗14还可以包括接地监视器44，接地监视器44确认连接到接地电极(即功率系统的所有接地可以集到一起的点)的隔离接地21的完整性。可选地，第二接触器40的输出可以由输出电压感测电路48监视，输出电压感测电路48通过检查接触器40的输出上的电压来验证接触器38和40是开路的。将来自输出电压感测电路48和接地监视器44的输出提供给安全网络接口模块42，安全网络接口模块42可以经由连接器32c将该输出传送到安全网络50。

[0030] 安全网络50是针对用于实现安全系统(例如，对用以保护操作者远离危险工作状态下的机器的光幕的实现)的安全可编程逻辑控制器的信号通信而开发的类型。安全可编程逻辑控制器适于由诸如来自德国的来自美国的工厂联合组织(FM)、来自英国的健康和安全执行局(HSE)的组织规定的SIL 2和3的安全完整性等级(SIL)。安全PLC在多个方面与传统PLC不同，通常包括对相互比较的随机存取存储器、闪存和冗余微处理器的使用。安全PLC的输入和输出还包括用于运用(exercise)输入来验证输入的功能性的输出、以及用以验证冗余输出的输入。

[0031] 安全网络50与这些标准一致并提供与诸如以太网(Ethernet)或设备网(DeviceNet)的标准串行网络协议相似的串行通信，但是增加了额外的协议，诸如在通信链上的各个点处进行比较的冗余分组、复杂的承认和确认消息、以及附加的错误代码，以确保可与利用冗余的点对点布线和安全继电器获得的可靠性相提并论的可靠性。以下美国专利教导了示例性安全网络：6,915,444，Network independent safety protocol for industrial controller using data manipulation techniques(使用数据操纵技术的用于工业控制器的网络独立安全协议)；6,909,923，Safety communication on a single backplane(单个背板上的安全通信)；6,891,850，Network independent safety protocol for industrial controller(用于工业控制器的网络独立安全协议)；6,721,900，Safety network for industrial controller having reduced bandwidth requirements(减少带宽要求的用于工业控制器的安全网络)；6,701,198 Safety network for industrial controller allowing initialization on standard networks(允许对标准网络的初始化的用于工业控制器的安全网络)；6,631,476，Safety network for industrial controller providing redundant connections on single media(在单个介质上提供多余连接的用于工业控制器的安全网络)：以上美国专利全部受让于与本发明相同的受让人，并通过引用将其全部内容并入本申请。

[0032] 安全网络50通常提供了要求为小于0.001的故障概率并满足SIL-3安全要求。安全网络50因此可以容易地与不提供可相提并论的对安全操作的保证的标准控制网络区分开。应注意，由诸如安全网络50的安全系统提供的安全操作与可靠操作的区别在于：安全操作确保任何故障均导致安全状态，而不需要将故障降低到特定级别。

[0033] 现在参照图4，在通过断开器18的三个接触部52之后的三相功率20可以由第一接触器38的常开接触部54(每相有一个常开接触部)接收。这些接触部54由与控制接触部58串联布线的继电器线圈56控制，控制接触部58通过经由安全网络接口模块42驱动的继电器线圈60来控制。

[0034] 每个接触部54的输出端与由继电器线圈64控制的第二接触器40的对应接触部62串联布线，继电器线圈64与由继电器线圈68驱动的接触部66串联，其中继电器线圈68通过安全网络接口模块42的输出来控制。

[0035] 接触器38和40的两个接触部需要闭合，以用于将功率提供给端子70，进而连接到连接器32a或其他介入的电路元件，如将讨论的。当使线圈60和68断电时，接触器38和40的接触部是开路的。每个接触器38和40的镜像接触部55连接到安全网络接口模块42，以提供对使这些接触器38和40开路的操作的确认。如将会理解的，NC镜像接触部是必须分别机械地反映接触部54或62的开路状态的力引导接触部。

[0036] 接地接触器46的常开接触部72连接到接触部62的输出(或端子70)以使该输出在闭合时连接到隔离接地21。通常，接触器38和40两者电气地、机械地与接地接触器46互锁，使得它们两者无法同时导通。由与接触部76串联的继电器线圈74驱动这些接触部72，接触部76可以由线圈78控制，线圈78由安全网络接口模块42驱动。以这种方式，安全网络接口模块42可以确保这些端子72接地，例如防备来自外部故障的对外部功率的施加。镜像接触部79将接触部72的操作没有使输出端70接地的信息提供给安全网络接口模块42。

[0037] 两个接地感测继电器线圈80被放置成由连接在变压器82与继电器线圈80之间的接地感测电路44驱动。当检测到隔离接地21以保证提供接触器46的接地所需要的隔离接地的存在时，接地感测电路44向继电器线圈80提供功率。这些接地感测继电器线圈80操作连接到安全网络接口模块42的接触部83以提供对隔离接地的存在的确认。

[0038] 在一个配置中，输出电压感测电路48提供三个全波整流器84，每个全波整流器具有连接到输出端子70的不同相的功率的输入并且其输出驱动不同的感测继电器线圈86(每相有一个感测继电器线圈)以确认接触部62的输出处的三相低于特定电压电平。这些继电器线圈86冗余地驱动常开和常关接触部87以将信息提供给安全网络接口模块42。

[0039] 安全网络接口模块42可以在经由安全网络50将确认消息发送回远程上锁站之前，通过开路接触部54和62、然后闭合接触部72、然后确认接触部54、62和72的操作以及隔离接地连接的存在和通过继电器线圈86的功率的不存在来提供内部逻辑以确认端子70处的功率的适当关闭，如现在将要描述的。

[0040] 现在参照图5，来自安全网络接口模块42的安全网络50可以与远程上锁站90通信，远程上锁站90可以被操作成通过经由安全网络50向适当的安全网络接口模块42提供信号以启动上述断开顺序来断开或上锁一个或更多个铲斗14。这些信号通过在远程上锁站90的柜子的前面暴露的上锁操作器92的旋转来启动。上锁操作器92提供了附加的挂锁
94，挂锁94可以机械地将操作器92的旋转位置锁定到去激活位置(启动上述上锁顺序)，这需要在操作器92的旋转到激活位置之前移除这些挂锁94，在该激活位置逆转上述上锁顺序以使得下游设备会具有功率。多个挂锁94可以由操作器92容置，操作器92仅可以在每个挂锁94均移除时操作。

[0041] 操作器92具有通入远程上锁站90的外壳96到达开关块98的轴，开关块98提供与安全网络接口模块100通信的冗余接触部，安全网络接口模块100与安全网络接口模块42类似地操作以经由安全网络50通信来发送和接收信号。安全网络接口模块100还与指示器灯102通信，指示器灯102提供指示机器已经基于从安全网络接口模块42接收的信号正确地断开的信号。

[0042] 在一个实施例中，RLS 90可以连接到功率源(未示出)的局部隔离源或来自系统隔离设备以向安全网络接口模块100和指示器灯102提供功率。该方法消除了在可能安全带与非安全带之间通过功率导线的需要(例如，在具有爆炸危险的带的情况下)。替选地，本发明想到了在一些实施例中由RLS 90需要的功率可以经由安全网络50的介质提供。

[0043] 现在参照图4、5和7，其中图5的RLS 90转到导通位置，开关块98的开关接触部106闭合。接口模块100读取接触部106的状态并经由安全网络50传送接触部的闭合状态。

[0044] 网络接口模块42然后接收经由端子70将导通功率转向负载的命令。响应于此，接口模块42使开路接触部76的插入继电器线圈78(GC)断电并使GC继电器线圈74断电以使得接触部72开路。

[0045] 网络接口模块42然后读取指示功率接触部72开路的GC继电器的镜像接触部79的状态。如果两个接触部79闭合，则网络接口模块42使闭合接触部58和66的插入继电器线圈60和68(1和2)通电。接触器38和40项的继电器56和64然后被通电，从而闭合接触部54和62。

[0046] 一旦在输出端子70处存在电压，输出电压监视电路48感测正通过输出电压监视电路48提供给连接的负载的电压。描绘的输出电压监视电路48是用于确定电压存在的许多可能的配置之一。到中性点电压的相由二极管桥84整流，并且该整流的电压使线圈86(A、B和C)通电。继电器A、B和C项的常开接触部87任何闭合。网络接口模块42读取指示电压提供给输出端子70的常开接触部87的闭合状态。

[0047] 在图5的RLS 90转向可以利用挂锁94锁定RLS 90的关断位置的情况下，98的开关接触部开路。如前，接口模块100读取接触部106的状态，并经由安全网络50传送接触部106的开路状态(如果一个接触部或两个接触部开路的话)。

[0048] 网络接口模块42然后接收将关断功率转到负载70的命令。接口模块使开路接触部58和66的插入继电器线圈60和80(继电器1和2)断电，并使接触器1和2的继电器线圈56和64断电以开路接触器38和40的接触部54和62。

[0049] 网络接口模块42然后读取指示功率接触部54和62开路的接触器38和40的常闭镜像接触部55的状态。一旦输出70处不再存在电压，输出电压监视电路48感测出电压低于特定电平。线圈86的常闭接触部87然后闭合。

[0050] 网络接口模块42然后读取指示在输出端子70处电压低于特定电平的的常闭接触部87的闭合状态。网络接口模块42然后使闭合接触部76的继电器78通电并使接触器线圈74通电。接触器46的接触部72闭合，从而将输出端子70连接到隔离接地21。仅在电压监视电路48感测到端子70处的三相功率低于特定电平并且使可选的接地接触器46通电之后，网络接口模块42经由安全网络50将系统隔离信号发送给RLS 90。

[0051] 在RLS 90中，接口模块100经由安全网络50接收系统隔离信号。系统隔离灯102照明以指示系统是隔离的和安全的。

[0052] 现在参照图6，在实施例中，远程上锁站90可以以对等方式通过与远程上锁站90直接通信的铲斗14中的安全网络接口模块42操作。如图7所指示的，在此情况下，安全网络接口模块100具有内部逻辑引擎105，内部逻辑引擎105从开关块98的接触部106接收冗余信号以评估它们的一致性，使得例如当开关接触部106中的任一或两者开路时，经由安全网络50发送信号以使机器去激活，其中两个开关接触部106必须在机器可以重新激活之前闭合。内部逻辑引擎105还可以检测接触部106的不一致性以指示错误状况。

[0053] 内部逻辑引擎105与网络协议电路103通信，网络协议电路103还可以与开关组107通信，从而允许铲斗14中的安全网络接口模块42的地址的输入，远程上锁站90与该地址相关联用于通信。同样地，再次参照图6，安全网络接口模块42具有与开关组107通信的网络协议电路103以指示与之通信的安全网络接口模块100的地址。安全网络接口模块
42还可以具有内部逻辑引擎110，内部逻辑引擎110实现上述关闭过程并调和不一致的接触部状态和标记可能的错误。

[0054] 现在参照图8，在替选的实施例中，远程上锁站90可以与标准安全PLC 114(例如，由威斯康辛州的密尔沃基的Rockwell Automation公司制造的 PLC)的安全I/O模块112通信。

[0055] 在此情况下，安全I/O模块112和安全PLC 114用作安全网络接口模块100，其中安全I/O模块112从接触部106接收信号作为数字输入并提供数字输出以按照网络协议电路103的方式控制指示器灯102。来自安全I/O模块112的信号是在安全PLC 114的安全总线上传送的，安全I/O模块112用作安全网络50。由逻辑引擎105实现的需要的逻辑然后可以由在安全PLC内的存储的程序116实现。

[0056] 程序116然后可以识别铲斗14中的对应的安全I/O模块118。安全I/O模块118可以提供安全网络接口模块42的网络协议电路103的功能，并且程序16可以提供逻辑引擎110的功能。

[0057] 在此情况下，不需要开关组107，但是每个安全I/O模块112和118可以具有唯一的系列号并且单元的连接可以通过建立远程上锁站90与铲斗14之间的对应的、形成程序116的部分的映射表来处理。

[0058] 将理解，通过程序116安全PLC 114除了控制铲斗14中的功率施加之外，可以操作和监督诸如灯幕、保护门等的其他设备，以及其他安全信号可以经由安全网络50传送用于增加效率。

[0059] 现在参照图9，本发明允许单个安全网络50在多个远程上锁站90a和90b(为了清晰仅示出两个)与提供对每个远程上锁站的单独控制的多个铲斗14a和14b之间通信。远程上锁站90与铲斗14之间的独立通信是通过安全网络50上的分组的地址而不是通过专用布线来实施的。因此，例如，远程上锁站90可以被编程为仅与铲斗14a通信并且远程上锁站90b可以被编程为仅与铲斗14b通信，而与安全网络50的共享介质无关。还将理解，单个远程上锁站90a可以根据期望控制多个铲斗14a和14b。

[0060] 现在参照图10，当利用安全PLC 114实现时，远程上锁站90a和90b中的每个可以与安全PLC通信，安全PLC可以执行映射以与特定铲斗14a和14b通信。

[0061] 现在参照图11，将理解用于远程上锁站90与铲斗14之间的通信的安全网络的采用可以允许网络上的诸如人机接口(HMI)120的其他网络设备的添加以提供关于机器的状态等的信息。此外，来自任何给定的远程上锁站90的信号不仅可以与保持电控制电路的铲斗通信，而且可以与其他能量控制元件(例如像用于与功率一起或替代功率从机器去除液压或气动动力的气动阀或液压阀系统130)通信。从此描述和以下描述将理解，这些其他能量控制元件可以并入本文描述的任一实施例中或被用来替代电控制元件。

[0062] 现在参照图12，将理解各种不同类型的电控制模块可以放置在每个铲斗中，例如，接触器38和40可以不直接引向外部设备，而是引向包含在同一铲斗14或相邻铲斗14中的其他中间设备122，诸如起动器、过载继电器、马达驱动器、断路器、阻抗负载、变压器或会需要断开功率的其他设备等。

[0063] 现在参照图13，想到本发明可以对如下类型的安全马达驱动器124起作用：其在端子126处提供合成电压波形用于马达启动、停止和操作的复杂控制。端子126处的合成波形是由通过控制电路129排序的固态驱动器128产生的，控制电路129例如从标准可编程逻辑控制器(未示出)接收命令信号131。固态驱动器128从整流器系统134接收直流总线132上的直流电，整流器系统134例如从接触器40之后的端子70(图4中示出的)接收三相功率。在此情形下可以消除接触器38以有利于来自控制安全继电器136的安全网络接口模块42的或直接经由网络接口模块42的冗余信号138。安全继电器136将驱动器或门电压与固态驱动器128断开，固态驱动器128提供安全马达驱动器124的激活的单独路径。

[0064] 现在参照图14，如上所提到的，安全PLC 114还可以通过一个或更多个安全I/O模块142操作和监督诸如灯幕、保护门等的其他安全设备140，安全I/O模块142允许将该安全设备140的操作与通过铲斗14对其他设备的功率的施加的协调。同一安全网络50在一个实施例中还可以调节来自执行控制程序146的标准可编程逻辑控制器142的标准工业控制信号，例如，将信号传送到连接到工业设备150的标准I/O模块148以及从连接到工业设备150的标准I/O模块148接收信号以控制工业设备150的常规操作。在网络50可以经由网络通过提供冗余和误差检测的安全协议的添加来传送安全信号的这样的范围内，同一网络50可以用于标准工业控制而无需安全协议。网络需求的冲突的问题可以由安全协议来调节，该安全协议检测安全信号的及时传送的故障以回复到安全状态。

[0065] 如所描绘的，两个RLS的90a和90b都可以在安全网络50上通信以控制一个铲斗14a。在这种情况下，安全PLC 114可以控制RLS的90a和90b的显示器或RLS的90a和
90b还可以控制显示器使得RLS 90a或90b上的灯102(图5所示)指示仅在实际锁定和挂牌的特定RLS 90a或90b上的铲斗14a的去激活。以这种方式，不会导致个体依赖于实际上未锁定的任何RLS 90上的灯的指示。HMI可以提供激活的RLS的90的概况用于解决问题的目的。当以对等的方式操作RLS的90a和90b(例如，如关于图9讨论的)时，若适当的话，可以由RLS 90或铲斗14的电路来实现相似的逻辑。

[0066] 替选地，单个RLS 90可以控制多个铲斗(例如，如图10中描绘的架构)。在此情况下，RLS 90a上的灯102(图5中示出的)仅当铲斗14a和14b都去激活时指示去激活。以这种方式，不会导致个体依赖于当铲斗14a和14b两者没有去激活时RLS 90a上的灯的指示。再者，若在对等的情况下适当的话，可以由介入的安全PLC 114或由RLS 90或铲斗
14的电路来实现该逻辑。

[0067] 特定术语在本文中仅用于参考的目的，并由此不意在限制。例如，诸如“上”、“下”“以上”和“以下”的术语是指所参考的附图的方向。诸如“左”、“右”、“前”、“背面”、“后”、“底”和“侧面”的术语描述一致的但是任意的参考系内的部件的部分的朝向，描述所讨论的部件的正文和相关联的附图清楚地参考该参考系。这种术语可以包括以上具体提到的词，其派生词、以及类似重要的词。类似地，指结构的术语“第一”、“第二”和其他这样的数字术语并不意味着顺序或次序，除非上下文清楚指出。

[0068] 当介绍本公开的元件或特征和示例性实施例时，词“一个(a)”、“一个(an)”、“该”和“所述”旨在意味着存在一个或更多个这种元件或特征。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的并意味着除了这些具体提到的元件或特征之外可以存在附加元件或特征。还应理解，本文描述的方法步骤、处理和操作不应被理解为需要要求按照讨论的或说明的特定次序进行执行，除非具体确定为执行的次序。还应理解，可以采用附加的或可替选的步骤。

[0069] 根据本公开的内容，还可以得到以下技术方案：

[0070] 技术方案1.一种用于功率控制柜的上锁挂牌系统，所述上锁挂牌系统包括：

[0071] 1)至少一个上锁挂牌站，其提供：

[0072] a)具有共享操作器的接触部，所述操作器用于当所述操作器处于去激活位置时容置挂锁，所述挂锁阻挡对所述操作器的致动，

[0073] b)显示器，其指示对至少一个相关联的马达电路的去激活；以及

[0074] c)站安全网络接口元件，其使用被配置成提供安全完整性等级SIL-3可靠通信的串行网络上的冗余通信来与所述接触部和显示器通信，以发送接触部状态并接收显示器状态；

[0075] 2)与所述串行网络通信的安全可编程逻辑控制器，所述安全可编程逻辑控制器执行存储的程序，以接收所述接触部状态和所述显示器状态并根据存储的程序在所述串行网络上将所述接触部状态和所述显示器状态重定向；

[0076] 3)能够位于所述功率控制柜中的至少一个功率控制电路，所述功率控制电路提供有：

[0077] a)各自提供有线圈的第一和第二接触器，所述线圈对独立的接触部进行切换，所述第一接触器的接触部与所述第二接触器的接触部串联以在闭合时在功率源与所述马达电路之间传送电功率；

[0078] b)电压传感器，其检测在所述马达电路与所述第一和第二接触器之间的连接处的电压，以检测从所述马达电路对功率的去除；

[0079] c)柜安全网络接口元件，其在所述串行网络上通信，以接收所述接触部状态来控制所述第一和第二接触器的线圈，并发送从所述电压传感器得到的显示器状态，所述电压传感器是检测从所述马达电路对功率的去除的。

[0080] 技术方案2.根据技术方案1所述的上锁挂牌系统，其中，所述站安全网络接口元件和所述柜安全网络接口元件中的至少一个是所述安全可编程逻辑控制器PLC的I/O模块，其使用被配置成提供SIL-3可靠通信的串行网络上的冗余通信来提供所述PLC与所述I/O模块之间的通信。

[0081] 技术方案3.根据技术方案1所述的上锁挂牌系统，其中，所述功率控制电路还包括具有线圈的第三接触器，所述第三接触器的接触部连接在所述马达电路与所述第一和第二接触器之间的所述连接与隔离接地之间，其中，所述柜安全接口元件接收所述接触部状态以在所述第一和第二接触器的接触部开路时控制所述第三接触器的线圈将所述马达电路接地。

[0082] 技术方案4.根据技术方案1所述的上锁挂牌系统，其中，所述串行网络提供了要求为0.001-0.0001的故障概率。

[0083] 技术方案5.根据技术方案1所述的上锁挂牌系统，其中，所述站安全网络接口元件发送接触部状态，从而导致当所述操作器的接触部中的一个开路或其中的二者均开路时所述第一和第二接触器的接触部开路。

[0084] 技术方案6.根据技术方案1所述的上锁挂牌系统，其中，所述功率控制电路位于满足电弧抑制的美国电气和电子工程师协会IEEE C37.20.7-2007标准的外壳中。

[0085] 技术方案7.根据技术方案1所述的上锁挂牌系统，还包括马达控制中心的铲斗，所述马达控制中心具有以下封装：其提供容纳有与马达电路通信的电路的多个铲斗；

[0086] 其中，所述功率控制电路附接在所述铲斗内。

[0087] 技术方案8.根据技术方案1所述的上锁挂牌系统，其中，所述功率控制电路还包括选自下组的设备，该组包括：在所述第二接触部与所述马达电路之间的马达驱动器、接触器、马达起动器和固态起动器。

[0088] 技术方案9.根据技术方案1所述的上锁挂牌系统，其中，所述可编程逻辑控制器的所存储的程序将接触部状态从不同上锁挂牌站重定向到单个的第二安全网络接口，并将显示器状态从所述单个的安全网络接口重定向到所述不同的上锁挂牌站；

[0089] 其中，与每个上锁挂牌站相关联的所述显示器仅指示针对其操作器处于去激活位置中的各个上锁挂牌站的去激活。

[0090] 技术方案10.根据技术方案1所述的上锁挂牌系统，其中，所述可编程逻辑控制器的所存储的程序将接触部状态从单个上锁挂牌站重定向到至少两个第二安全网络接口，并将显示器状态从至少两个安全网络接口重定向到与所述多个功率控制电路相关联的单个上锁挂牌站；

[0091] 其中，仅当在与所述多个功率控制电路相关联的多个远程位置中的所有位置处发生对功率的去除时，所述显示器指示去激活。

[0092] 技术方案11.根据技术方案1所述的上锁挂牌系统，还包括与所述串行网络通信的第二标准可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器执行存储的程序以从适于与工业处理通信的标准I/O模块接收数据并将数据发送到所述标准I/O模块。

[0093] 技术方案12.一种上锁挂牌站，包括：

[0094] a)具有共享操作器的接触部，所述操作器适于当所述操作器处于去激活位置时容置挂锁，所述挂锁阻挡对所述操作器的致动，

[0095] b)显示器，其指示对至少一个相关联的马达电路的去激活；以及

[0096] c)第一安全网络接口元件，其连接到所述接触部和所述显示器，以使用被配置成提供到系统隔离装备的安全完整性等级SIL-3可靠通信的串行网络上的冗余数据来发送接触部状态并接收显示器状态。

[0097] 技术方案13.根据技术方案12所述的上锁挂牌站，其中，所述第一安全网络接口元件是安全可编程逻辑控制器的安全I/O模块。

[0098] 技术方案14.根据技术方案12所述的上锁挂牌站，其中，所述安全网络接口发送所述接触部中的至少一个开路时的第一接触部状态以及所有接触部闭合时的第二接触部状态。

[0099] 技术方案15.一种用于功率控制柜的功率控制电路，包括抵抗电弧闪光的外壳并容纳有：

[0100] 各自提供线圈的第一和第二接触器，所述线圈对独立接触部进行切换，所述第一接触器的接触部与所述第二接触器的接触部串联，每个串联连接的接触部在第一端子处从功率源接收来自第二可释放电连接器的电功率，并将切换的功率从第二端子提供给所述第二可释放电连接器用于对马达的操作；

[0101] 电压传感器，其在所述第二端子处检测电压；

[0102] 安全网络接口元件，其向所述第一和第二接触器的线圈提供控制信号并与所述电压传感器通信以接收来自所述电压传感器的输入信号，所述安全网络接口元件利用远程上锁开关提供串行网络上的冗余通信以提供安全完整性等级SIL-3可靠通信，从而在所述串行网络上接收所述控制信号的数据和发送所述输入信号的数据。

[0103] 技术方案16.根据技术方案15所述的上锁挂牌系统，其中，所述功率控制电路还包括第三接触器，所述第三接触器具有线圈并在所述第三接触器的接触部之间通信，所述第三接触器的接触部连接在所述马达电路与所述第一和第二接触器之间的所述连接与隔离接地之间，其中，所述第二安全接口元件接收所述接触部状态，以在所述第一和第二接触器的接触部开路时控制所述第三接触器的线圈将所述马达电路接地。

[0104] 技术方案17.根据技术方案15所述的上锁挂牌系统，其中，所述功率控制电路还包括选自下组的设备中的至少一个，该组包括：在所述第二接触部与所述马达电路之间的马达驱动器、接触器、马达起动器和固态起动器。

[0105] 技术方案18.一种用于马达控制中心的上锁挂牌系统，所述马达控制中心的类型是提供多个铲斗容置开口并容纳有用于与马达电路通信的导体，所述上锁挂牌系统提供了铲斗，所述铲斗包括：

[0106] 抵抗电弧闪光外壳，被装配在所述马达控制中心内并容纳有：

[0107] 提供有线圈的第一接触器，所述线圈对接触部进行切换，所述接触部在第一端子处从功率源接收电功率并在第二端子处提供切换的功率；

[0108] 电压传感器，其在所述第二端子处检测电压；

[0109] 非安全马达驱动器，其具有连接到所述第二端子的功率端子，所述功率端子为所述非安全马达驱动器提供内部功率，所述非安全马达驱动器还包括开关元件，所述开关元件将内部功率与用于合成马达驱动电压的功率半导体断开；

[0110] 安全网络接口元件：

[0111] a)向所述第一接触器的线圈提供控制信号；

[0112] b)与所述电压传感器通信以接收来自所述电压传感器的输入信号；

[0113] c)向所述开关元件提供控制信号；

[0114] 所述安全网络接口元件利用远程上锁开关提供串行网络上的冗余通信以提供安全完整性等级SIL-3可靠通信，从而在所述串行网络上接收所述控制信号的数据并发送所述输入信号的数据。

[0115] 技术方案19.根据技术方案18所述的上锁挂牌系统，还包括上锁挂牌站，所述上锁挂牌站包括：

[0116] a)具有共享操作器的接触部，所述操作器适于当所述操作器处于去激活位置时容置挂锁，所述挂锁阻挡对所述操作器的致动，

[0117] b)显示器，其指示对至少一个相关联的马达电路的去激活；以及

[0118] c)第二安全网络接口元件，其连接到所述接触部和所述显示器，以便使用被配置成提供到马达控制中心的至少一个铲斗的SIL-3可靠通信的串行网络上的冗余数据来发送接触部状态并接收显示器状态。

[0119] 技术方案20.根据技术方案18所述的上锁挂牌系统，还包括与所述串行网络通信的安全可编程逻辑控制器，所述安全可编程逻辑控制器执行存储的程序，以接收所述接触部状态和所述显示器状态并根据存储的程序在所述串行网络上将所述接触部状态和所述显示器状态重定向。

[0120] 在所附权利要求中阐述了本发明的各特征。应理解，本发明不限于本文提到的部件的构造和布置的细节的应用。本发明能够是其他实施例并且以各种方式实践或执行。前述的变型和修改在本发明的范围之内。还应理解，本文所公开和限定的本发明扩展到从正文和/或附图提到的或明显的各个特征的两个或更多个的所有替选的组合。这些不同的组合全部构成本发明的各个替选方面。本文描述的实施例说明了用于实践本发明的已知的最佳方式，并且将使得本领域的技术人员能够运用本发明。

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提供上锁挂牌的安全可编程逻辑控制器

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