專利名稱：用于開關設備控制的功能模塊和耦合模塊以及用于開關設備控制的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于開關設備控制的功能模塊和一種用于開關設備控制的耦合模塊。本發(fā)明此外還涉及一種用于開關設備控制的系統(tǒng)。
背景技術：
在包括可通斷用電設備支路的電氣系統(tǒng)中，經常需要對各開關部件如接觸器進行關聯(lián)性的開關操作。這種開關操作有時會很復雜，經常需要進行連接、詢問開關狀態(tài)、控制開關設備以及實施閉鎖操作，這就給控制電路的布線工作帶來極大難度。此外還需要設置輔助設備(例如延時繼電器或輔助開關)，它們通常必須與每一單個開關設備連接起來。因此在構建復合電路時，需要在控制電路中將開關設備與輔助組件(例如延時繼電器或輔助開關)予以連接，這就提高了總安裝成本，也會使復合電路的結構復雜化。不同安裝人員為開關設備(特別是接觸器)布線的方式各不相同。需要更換開關設備，特別是不同制造商的開關設備時，第三方往往不了解布線狀況，需要耗費很多時間來了解各開關設備和輔助設備的布線情況。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是降低復合電路的布線難度，對所用開關設備進行集中控制以及將連接在開關設備上的輔助設備的結構予以簡化和標準化。本發(fā)明用來達成上述目的的解決方案是一種具有獨立權利要求1所述特征的功能模塊、一種具有獨立權利要求10所述特征的耦合模塊以及一種具有獨立權利要求13所述特征的用于開關設備控制的系統(tǒng)。本發(fā)明的其他特征和技術細節(jié)由從屬權利要求、說明書部分及附圖給出。其中，本發(fā)明在功能模塊方面的特征和技術細節(jié)自然也適用于本發(fā)明的耦合模塊和本發(fā)明用于開關設備控制的系統(tǒng)，反之亦然，因此，本公開案中的各發(fā)明方面可以互為參考。從屬權利要求描述的是本發(fā)明的有利方面。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明用來達成上述目的的解決方案是一種用于開關設備控制的功能模塊，所述功能模塊具有通信單元、與所述通信單元相連的控制單元、用于與第一開關設備或外部供電單元建立電性連接的第一控制電流接口和用于為至少一個其他功能模塊和/或至少一個耦合模塊提供控制電流的第二控制電流接口，所述通信單元包括一個用于與所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊通信的通信接口，所述控制單元用于接收從所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊傳輸?shù)剿鐾ㄐ艈卧男盘?，以及通過所述通信單元將開關指令傳輸給所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊。上述類型的用于開關設備控制的功能模塊降低了復合電路(例如星_三角電路) 的布線難度。此外，所述功能模塊對復合電路中所使用的各開關設備進行集中控制并且可以將連接在開關設備上的輔助設備(即所謂的耦合模塊)予以簡化和標準化。所述功能模塊具有一個用于與至少一個其他功能模塊和/或至少一個耦合模塊通信的通信接口、用于與第一開關設備或外部供電單元建立電性連接的第一控制電流接口和用于為至少一個其他功能模塊和/或至少一個耦合模塊提供控制電流的第二控制電流接口，借此可使控制電流的提供、開關狀態(tài)的讀取以及對第一開關設備和/或連接在其他功能模塊和/或耦合模塊上的其他開關設備的控制得到簡化。所述功能模塊包含有控制第一開關設備、其他功能模塊或耦合模塊以及其他開關設備所需要的全部元件。由于所述功能模塊具有這種多功能性，所述其他耦合模塊可以得到大幅簡化，功能模塊、耦合模塊及開關設備之間的布線難度也相應降低。舉例而言，采用上述結構的功能模塊可以對一個具有三個接觸器作為開關設備的星-三角電路的流程進行控制。此時，功能模塊安裝在第一接觸器即所謂的線路接觸器上。 所述功能模塊通過第一控制電流接口從該線路接觸器或一外部供電單元獲得控制電流。所述功能模塊通過第二控制電流接口為布置在其他接觸器(即星形接觸器和三角形接觸器) 上的耦合模塊提供控制電流。為這個電路(即星-三角電路)提供控制電流的任務全部由所述功能模塊承擔。這一點通過所述功能模塊的第二控制電流接口而實現(xiàn)。沒有必要很麻煩地布置從所述線路接觸器或外部供電單元通向其他耦合模塊的控制電流線路。此時，所述功能模塊通過第一耦合模塊為另一耦合模塊提供控制電流。所述復合電路也可以是多轉速電動機的啟動器、達蘭德電路、可逆電路等等。所述通信單元通過所述通信接口接收來自所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個其他耦合模塊的信號(AE)。也可采用更多的功能模塊來運行復合電路。然而， 本發(fā)明的優(yōu)點是只需要使用一個功能模塊。此外，一般可以繼續(xù)采用結構簡單的耦合模塊來建立與其他開關設備的連接。所述功能模塊此外還向所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個其他耦合模塊傳輸開關指令(SK)，以便對這些模塊或連接在這些模塊上的開關設備(例如星-三角電路的星形接觸器和三角形接觸器)進行控制。通過所述通信接口、通信單元以及第二控制電流接口，所述功能模塊就能夠對復合電路(例如星-三角電路、達蘭德電路、可逆電路等等)的流程進行控制。其中，所述功能模塊例如可以對所有連接在該功能模塊或者其他功能模塊或耦合模塊上的開關設備的閉鎖、啟動和轉換延遲進行控制。使用上述類型的功能模塊后就不必再為復合電路的每個開關設備連接輔助開關或延時繼電器。根據(jù)所述功能模塊的一種優(yōu)選實施方式，所述第二控制電流接口整合在所述通信單元的通信接口中，或者所述通信單元的通信接口整合在所述第二控制電流接口中。亦即， 只有一個接口負責通信及控制電流的提供。這一個接口可以具有兩個分開的接觸點。此外，所述功能模塊和其他功能模塊和/或耦合模塊之間還可通過上述控制電流回路來實現(xiàn)通信。亦即，所述功能模塊可以通過該控制電流回路接收信號并將開關指令傳輸給其他模塊。采用上述設計的接口可以在為另一模塊提供控制電流的同時與另一模塊通信。亦即， 通過所述控制電流同時還可實現(xiàn)模塊之間的數(shù)據(jù)交換。根據(jù)所述功能模塊的一種優(yōu)選實施方式，所述功能模塊與所述第一開關設備電性相連和/或機械相連，以便用分配給所述控制單元的傳感元件來檢測第一開關設備的開關狀態(tài)并將開關指令傳輸給第一開關設備。如果為功能模塊提供控制電流的是外部供電單元而非第一開關設備，功能模塊就需要采用上述設計方案。如果為功能模塊提供控制電流的是第一開關設備(例如星-三角電路的線路接觸器)，就可通過所輸送的控制電流來將第一開關設備的開關狀態(tài)直接從該線路接觸器傳輸?shù)焦δ苣K上。在利用外部供電單元為功能模塊提供控制電流的情況下，必須通過分配給控制單元的傳感元件來檢測第一開關設備的開關狀態(tài)。由于功能模塊與第一開關設備電性耦合和/或機械耦合，所述控制設備就可對第一開關設備的挺桿運動進行檢測并將檢測到的信息傳輸給功能模塊的控制單元。所述傳感元件優(yōu)選整合在所述功能模塊內。其中，該傳感元件例如對第一開關設備的操縱元件伸入功能模塊的挺桿的位置或運動進行檢測。也可以采用電感式、電容式或光學傳感元件來檢測挺桿的運動。

根據(jù)所述功能模塊的另一優(yōu)選實施方式，所述功能模塊的控制單元可以根據(jù)所述傳感元件所檢測到的被測變量和接收到的信號(AE)來確定所述第一開關設備的開關狀態(tài)和/或所述至少一個第二開關設備的開關狀態(tài)，所述至少一個第二開關設備與所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊電性相連，其中，所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊具有用于檢測所述至少一個第二開關設備的開關狀態(tài)的傳感元件。其中，優(yōu)選每個其他功能模塊或每個耦合模塊都具有一個傳感元件，以便對機械和/或電性連接在各其他功能模塊或所述至少一個耦合模塊上的開關設備的開關狀態(tài)進行檢測。優(yōu)選地，連接在該模塊上的開關設備(例如星-三角電路的星形接觸器和三角形接觸器)的操縱元件的挺桿均伸入至每個其他功能模塊或每個耦合模塊內。這些功能模塊和耦合模塊的傳感元件對相應開關設備的開關狀態(tài)進行檢測并將檢測結果傳輸給功能模塊的通信單元。在各開關設備的開關狀態(tài)信息的基礎上，所述功能模塊可對整個電路的開關狀態(tài)進行監(jiān)測并對各開關設備的電路的流程進行集中控制。所述功能模塊的控制單元一旦發(fā)現(xiàn)有錯誤存在，就可中斷電流。所述功能模塊的控制單元通過通信單元將開關指令傳輸給其他功能模塊或其他耦合模塊，以便這些模塊利用電性連接和/或機械連接將這些開關指令傳輸給相連的開關設備，從而對各開關設備的開關狀態(tài)進行控制。所述功能模塊根據(jù)所述控制單元接收到的其他功能模塊或耦合模塊的信號來確定相應開關設備的開關狀態(tài)，并利用這些信息進行電路控制。根據(jù)所述功能模塊的另一優(yōu)選實施方式，所述功能模塊的控制單元可以通過一開關指令來操縱第一電路，以便改變所述第一開關設備的開關狀態(tài)，以及通過至少一個開關指令來操縱至少一個第二電路，以便改變所述至少一個第二開關設備的開關狀態(tài)。功能模塊的控制單元確定了所有開關設備的所有開關狀態(tài)后，就可針對性地改變開關設備的開關狀態(tài)。所述功能模塊利用其自身具有的電路或設置在與之相連的其他功能模塊或耦合模塊中的電路來實現(xiàn)這一點。亦即，優(yōu)選每個功能模塊和每個耦合模塊都具有一個可由所述功能模塊的控制單元控制的電路。這就可以由所述一個功能模塊來對各開關設備進行集中控制并相應改變任一開關設備的開關狀態(tài)。根據(jù)所述功能模塊的另一優(yōu)選實施方式，所述功能模塊或所述功能模塊的控制單元具有定時開關裝置，以便將開關指令傳輸給所述第一電路和所述第一開關設備，以及/ 或者根據(jù)檢測到的開關狀態(tài)和/或所述第一開關設備傳輸?shù)剿鲋辽僖粋€其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊上的輸入控制信號，將開關指令傳輸給所述至少一個第二電路和所述至少一個第二開關設備。通過設置定時開關裝置可對各開關設備進行精確的定時控制。亦即，通過設置定時開關裝置就可按照一份流程圖來將相應的開關設備予以接通、斷開或閉鎖。舉例而言，星-三角電路中的星形接觸器和三角形接觸器非同時接通。接通星形接觸器之前必須先斷開三角形接觸器。通過設置定時開關裝置，所述功能模塊的控制單元就可依次對各開關設備進行控制，必要時也可同時對其進行控制。所述功能模塊的定時開關裝置有利地與存儲在所述功能模塊的存儲模塊或存儲在所述功能模塊的控制單元中的預編程或可預編程電路圖相連，以便根據(jù)所述電路圖將各開關設備的預設開關狀態(tài)提供給所述控制單元。所述功能模塊的控制單元將該電路圖中的預設開關指令錯時發(fā)送給相連的其他功能模塊或耦合模塊，這些模塊再通過它們的電路來改變開關設備狀態(tài)。其中，所述定時開關裝置可以利用預設的電路圖。也可以通過一個分配給所述功能模塊的輸入單元來制訂或修改電路圖。所述存儲模塊有利地具有查找表，該查找表中包含有各開關設備的先后開關狀態(tài)。每個其他功能模塊和每個耦合模塊均各與一個開關設備電性耦合和/或機械耦合。根據(jù)特別優(yōu)選的設計方案，所述功能模塊可以通過分配給該功能模塊的第一開關設備的線圈接頭來控制所述第一開關設備的開關狀態(tài)，以及/或者通過分配給所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊的開關設備的線圈接頭來控制所述開關設備的開關狀態(tài)。亦即，可以利用各開關設備的線圈接頭來傳輸開關指令。除機械操縱式傳感元件外，還可以采用以電子、電感、電容或光學方式進行測量的傳感元件來檢測開關設備的開關狀態(tài)，即開關設備的挺桿位置。根據(jù)所述功能模塊的另一優(yōu)選實施方式，所述功能模塊可拆卸地固定在對應的開關設備上以建立所述電性連接和/或機械連接，或者整合在對應的開關設備內。特定而言， 所述功能模塊可以插接和/或卡接在對應的開關設備上。亦即，最好以力配合及形狀配合的方式將功能模塊固定在開關設備上。可以采用不同的緊固元件來做到這一點。例如，可以用卡鎖元件或卡合元件來建立連接。此外還可以使用那些可插入其他組件的相應插口并以力配合方式固定在這些插口中的插接元件。在為模塊和開關設備建立機械連接的同時建立起電性連接。為此可以采用(例如)插式連接裝置或彈性觸點。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明用來達成上述目的的解決方案是一種用于開關設備控制的耦合模塊，所述耦合模塊具有通信單元和與所述通信單元相連的控制單元，其中， 所述控制單元分配有一傳感元件，該傳感元件用于檢測被分配給所述耦合模塊的開關設備的開關狀態(tài)，所述通信單元具有用于與至少一個功能模塊通信的第一通信接口和用于與至少一個其他耦合模塊通信的第二通信接口，所述控制單元可以通過所述通信單元將檢測到的所述開關設備的開關狀態(tài)傳輸給所述功能模塊或所述至少一個其他耦合模塊，所述控制單元分配有一電路，借助經由所述通信單元接收到的開關指令可以對所述電路進行操縱， 以便改變所述開關設備的開關狀態(tài)，所述耦合模塊具有兩個控制電流接口。所述耦合模塊具有一個包含兩通信接口的通信單元。第一通信接口用于與至少一個功能模塊建立通信連接，第二通信接口用于與至少一個其他耦合模塊建立通信連接。所述通信單元與一個具有數(shù)據(jù)處理能力的控制單元相連。亦即，該控制單元可以通過所述通信單元將檢測到的所述開關設備的開關狀態(tài)傳輸給所述功能模塊或所述至少一個其他耦合模塊。所述控制單元分配有一個用于檢測相應開關設備的開關狀態(tài)的傳感元件。這個傳感元件可以是機械式、電感式、電容式、電氣或光學傳感元件。其中，該傳感元件例如通過檢測相應開關設備的操縱元件的挺桿位置來檢測其開關狀態(tài)。所述控制單元此外還分配有一個電路。控制單元通過通信單元將接收到的開關指令發(fā)送給所述電路來對其進行操縱。通過操縱這個電路可以改變開關設備的開關狀態(tài)。上述類型的用于開關設備控制的耦合模塊同樣降低了復合電路的布線難度。由于對復合電路中所用各開關設備的控制是通過功能模塊來完成，這就可以相對簡化耦合模塊的結構。所述耦合模塊的控制單元僅用于傳輸信號和開關指令。不需要為所述耦合模塊或其控制單元設置自有的計時單元，也不需要為了對相連開關設備進行控制而設置存有電路圖的存儲模塊。上述類型的耦合模塊此外還用于將控制電流從所述功能模塊向另一耦合模塊傳輸或者從一個耦合模塊向另一耦合模塊傳輸。亦即，各耦合模塊可彼此串聯(lián)，并且既可用于傳輸控制電流也可用于傳輸信號或開關指令。通過所述耦合模塊的兩個控制電流接口來傳輸控制電流。根據(jù)優(yōu)選實施方案，控制電流接口整合在通信接口內，或者通信接口整合在控制電流接口內。在此，所述各耦合模塊如此設計，使得每個耦合模塊均可適用于任何一個開關設備。亦即，所述耦合模塊因結構簡單而用途廣泛。所述控制單元只是用來傳輸控制指令或傳感元件所檢測到的被測變量，而不是自動地對相應開關設備的開關狀態(tài)進行控制。根據(jù)所述耦合模塊的另一優(yōu)選實施方式，所述耦合模塊可拆卸地固定在對應的開關設備上以建立所述電性連接和/或機械連接，或者整合在對應的開關設備內。特定而言， 所述耦合模塊可以插接和/或卡接在對應的開關設備上。亦即，最好以力配合及形狀配合 的方式將耦合模塊固定在開關設備上?？梢圆捎貌煌木o固元件來做到這一點。例如，可以用卡鎖元件或卡合元件來建立連接。此外還可以使用那些可插入其他組件的相應插口并以力配合方式固定在這些插口中的插接元件。例如采用籠式彈簧連接。根據(jù)另一優(yōu)選實施方式，所述功能模塊或所述耦合模塊具有一個用于接觸對應開關設備的主電流路徑的裝置，其中，所述用于接觸主電流路徑的裝置與所述功能模塊或所述耦合模塊的控制單元耦合，以便用分配給相應控制單元的傳感元件來檢測對應開關設備的狀態(tài)并根據(jù)檢測到的該開關設備的狀態(tài)來控制另一開關設備。舉例而言，利用所述用于接觸開關設備主電流路徑的裝置可以檢測開關設備的電壓、相位或相序。用來檢測對應開關設備的狀態(tài)的傳感元件有利地整合在所述功能模塊或所述耦合模塊內。所述傳感元件是除了用于檢測開關狀態(tài)的傳感元件之外增設的。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明用來達成上述目的的解決方案是一種用于開關設備控制的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有至少一個如本發(fā)明第一方面所述的功能模塊和至少一個如本發(fā)明第二方面所述的耦合模塊，所述功能模塊和所述耦合模塊通過包含有相應通信接口的通信單元以及用于傳輸控制電流的控制電流接口彼此相連。所述功能模塊被分配給第一開關設備或者與該第一開關設備電性相連和/或機械相連，所述至少一個耦合模塊被分配給另一開關設備或者與該開關設備電性相連和/或機械相連。對于具有多個開關設備的復合電路而言，上述類型的系統(tǒng)大幅降低了其布線難度。所有開關設備的控制都由單獨一個功能模塊來完成，這樣可以簡化耦合模塊的結構。這種系統(tǒng)由所述功能模塊提供控制電流。亦即，所述功能模塊通過控制電流接口將控制電流傳輸給耦合模塊。這個耦合模塊再將控制電流傳輸給另一耦合模塊。亦即，所述功能模塊與各其他耦合模塊串聯(lián)。這就可以降低布線難度，并對布線方式予以規(guī)定。此外，通信操作同樣是通過這些串聯(lián)模塊來完成的。所述功能模塊向耦合模塊發(fā)送開關指令。如果這個開關指令并非針對第一個串接的耦合模塊，該耦合模塊就進一步傳輸這個開關指令，直至該開關指令到達相關的那個耦合模塊。這樣就不必為每個開關設備都布置通常所需的外部控制電流線路，也不必為每個開關設備都布置通向計時裝置或延時繼電器以及輔助開關的線路。根據(jù)所述用于開關設備控制的系統(tǒng)的一種優(yōu)選實施方案，所述至少一個功能模塊和所述至少一個耦合模塊借助連接電纜(特別是帶狀電纜)和/或跨接插塞彼此相連。由此就可以簡單的方式將所述功能模塊連接在另一功能模塊或耦合模塊上。耦合模塊間的連接也同樣如此。其中，只需簡單地將所述連接電纜或跨接插塞插入相應的接口(即通信接口和控制電流接口)就可實現(xiàn)控制電流和數(shù)據(jù)的傳輸。使用功能模塊和耦合模塊的接口可以標準化或規(guī)定模塊間的連接方式。上述類型的用于開關設備控制的功能模塊、耦合模塊以及用于開關控制的系統(tǒng)可以迅速而可靠地安裝到具有多個開關設備的復合電路上。由于所述模塊和所述用于開關設備控制的系統(tǒng)所具有的簡易性，即使未經培訓的人員也能實施模塊的安裝。在通過連接電纜或跨接插塞來進行控制和為耦合模塊、其他功能模塊以及相應的開關設備輸電的情況下，不必在開關設備上設置其他控制接點。采用上述結構的系統(tǒng)可以隨意安排主電路和控制電路的布線順序。通過為耦合模塊布置合適的內部電路，可以產生對于星形控制或三角形控制而言一模一樣的耦合模塊，這就可以減小這些耦合模塊間的差異。具有相應結構的耦合模塊和功 能模塊可應用于各種尺寸的開關設備，特別是各種尺寸的接觸器。所述功能模塊、所述耦合模塊以及所述用于開關設備控制的系統(tǒng)的上述結構可廣泛應用于接觸器控制領域。在一個用于開關設備控制的系統(tǒng)具有至少一個功能模塊和至少一個耦合模塊而且這些模塊通過通信端口彼此相連的情況下，可以降低控制線路的布線難度。本發(fā)明此外還涉及一種優(yōu)選用于通斷多相電路的開關系統(tǒng)，其包含多個連接或可連接在用電設備上的開關設備，其中，所述開關系統(tǒng)具有一個如本發(fā)明第三方面所述的用于開關設備控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)整合或可整合在所述開關設備中，或者與所述開關設備耦合或可與所述開關設備耦合。一種用于通斷多相電路的開關系統(tǒng)，包括多個連接或可連接在用電設備上的開關設備，如果該開關系統(tǒng)具有一個用于開關設備控制的系統(tǒng)且該系統(tǒng)整合或可整合在所述開關設備中，或者與所述開關設備耦合或可與所述開關設備耦合，那么這種開關系統(tǒng)的布線速度就會比現(xiàn)有技術快。如果所述功能模塊具有至少一個定時開關裝置，所述控制裝置可以在所述定時開關裝置測出一段規(guī)定時間已經過去之前延遲發(fā)送開關指令或者延遲對所述電路產生作用來改變開關設備的開關狀態(tài)，就可以簡單的方式實現(xiàn)定時控制。這樣就不必增設適用于一或多個延時繼電器的詢問線路和控制線路。如果所述功能模塊具有一個預編程或可預編程存儲模塊，且該存儲模塊可將各開關設備的先后開關狀態(tài)提供給所述控制裝置，就可用一種類型的功能模塊來實現(xiàn)不同類型的電路。如果所述存儲模塊具有一個查找表，且該查找表中包含有各開關設備的先后開關狀態(tài)，就可降低管理難度并簡化功能模塊的編程。
所述功能模塊可以有利地插接在對應的開關設備上。這樣就能將功能模塊作為擴展模塊進行單獨銷售。但也可以將功能模塊整合在對應的開關設備內，這能進一步簡化安裝工作。由于所述功能模塊及耦合模塊均采用模塊化結構，因而無需布置外部控制線路以及可能的延時繼電器和輔助開關元件。


下面借助附圖所示的示例對本發(fā)明的各個方面進行詳細說明，其中圖1為現(xiàn)有技術中以第一尺寸制造的開關設備的星-三角布線圖；圖2為現(xiàn)有技術中以第二尺寸制造的開關設備的星-三角布線圖；圖3為包含有相應開關設備的功能模塊；圖4為包含有相應開關設備的耦合模塊；圖5為各包括一個開關設備的一個功能模塊和兩個耦合模塊；以及圖6為星-三角電路的原理圖。
具體實施例方式圖1展示的是第一種已知的星-三角線路，包括三個接觸器630，它們通過詢問線路和控制線路610、615以及輔助開關620彼此相連。從星形接觸器切換到三角形接觸器的定時控制由延時繼電器660負責。圖2展示的是第二種已知的星_三角線路，包括三個接觸器630，由于它們尺寸稍大，因而需要設置一個單獨的延時繼電器660。整體而言，需要設置六個輔助開關620以及比圖1所示線路更多的電纜連接615。本發(fā)明的基本思路是通過將可以插接或整合在開關設備上的功能模塊和耦合模塊以機械耦合或電性耦合的方式連接到位于下方的開關設備上來實現(xiàn)詢問線路和控制線路。這些功能模塊和耦合模塊相互間的連接則借助合適的電性連接來完成。圖3和圖4展示的是上述功能模塊和耦合模塊的結構。如圖3所示的功能模塊300的功能邏輯包括時間設置和閉鎖，此外還包括控制和詢問相應的第一開關設備100的開關狀態(tài)。用于開關設備控制的功能模塊300具有至少一個通信單元310，該通信單元包括一個用于與至少一個其他功能模塊300或耦合模塊400通信的通信接口。通信單元310可以采用有線或無線設計。功能模塊300此外還具有至少一個傳感元件320，該傳感元件用于詢問被分配給功能模塊300的第一開關設備100的開關狀態(tài)。舉例而言，傳感元件320可以通過機械分接到第一開關設備100的操縱元件的挺桿上來確定該第一開關設備100的開關狀態(tài)，但也可以采用電感式、電容式或光學傳感元件。功能模塊300此外還具有至少一個用于改變開關設備100的開關狀態(tài)的電路340 以及一控制單元350。其中，電路340可以整合在控制單元350內或者分配給這個控制單元。在本實施例中，電路340整合在控制單元350內。控制單元350可以通過通信單元310從至少一個其他功能模塊或至少一個耦合模塊400接收關于被分配給該功能模塊或耦合模塊的開關設備200的開關狀態(tài)信息。功能模塊300的控制單元350此外還可通過通信單元310或通信單元310的通信接口向其他功能模塊或耦合模塊400傳輸開關指令SK，以便改變被分配給所述至少一個功能模塊或所述至少一個耦合模塊400的開關設備200的開關狀態(tài)。功能模塊300有利地具有至少一個定時開關裝置360。功能模塊300的控制單元 350可以通過這個定時開關裝置360在特定的時間對所述至少一個其他功能模塊或所述至少一個其他耦合模塊400進行控制。其中，定時開關裝置360優(yōu)選使用一個用于控制該復合電路的開關設備100、200的電路圖。為此，功能模塊300有利地具有一個存有至少一個電路圖的存儲模塊370。其中，該電路圖可以是經預編程的電路圖或可編程電路圖。功能模塊300或功能模塊300的控制單元350具有一個未圖示的輸入單元，以便對該電路圖進行編程。存儲模塊370中的一或多個 電路圖如此設計，使得定時開關裝置360可將各開關設備100、200的先后開關狀態(tài)提供給控制裝置350。存儲模塊370中的電路圖可以采用查找表，該查找表中包含有各開關設備100、 200的先后開關狀態(tài)。功能模塊300優(yōu)選可以插接在分配給它的開關設備100上。但也可將功能模塊 300整合在分配給它的開關設備100內。如圖4所示，耦合模塊400連接在功能模塊300下游，用于對分配給耦合模塊400 的開關設備200的開關狀態(tài)進行控制或詢問。用于開關設備控制的耦合模塊400具有至少一個通信單元410和至少一個傳感元件420，所述通信單元包括一個用于與至少一個功能模塊或一其他耦合模塊400通信的通信接口，所述傳感元件用于詢問被分配給耦合模塊400的開關設備200的開關狀態(tài)。通信單元410或所述通信接口可以采用無線或有線設計。耦合模塊400此外還具有至少一個用于改變開關設備200的開關狀態(tài)的電路440 和至少一個控制單元450。控制單元450可以通過通信單元410或通信單元410的通信接口將經詢問獲得的開關設備200的開關狀態(tài)傳輸給功能模塊300，通過通信單元410或通信單元410的通信接口接收開關指令SK，以及借助開關指令SK來對用于改變開關設備200的開關狀態(tài)的控制電路440進行控制，使得開關設備200實現(xiàn)與開關指令SK相符的開關狀態(tài)?？刂茊卧?50的設計較為簡單。所述控制單元只是將接收自功能模塊300的開關指令SK傳輸給電路440。功能模塊300通過開關指令SK來控制連接在耦合模塊400上的開關設備200的開關狀態(tài)。耦合模塊400與功能模塊300 —樣也可插接在分配給它的開關設備200、100上。 耦合模塊400也可整合在分配給它的開關設備430內。功能模塊300具有兩個用于提供控制電流的控制電流接口。第一控制電流接口用于為功能模塊300提供控制電流。其中，可由第一開關設備100或外部供電單元為功能模塊輸送控制電流。如果由分配給功能模塊300的第一開關設備100輸送控制電流，就可利用第一開關設備100的線圈接頭ΑΓ、Α2—來完成這一操作。在由第一開關設備100為功能模塊300輸送控制電流的情況下，不一定要為功能模塊300設置用于檢測第一開關設備100的開關狀態(tài)的傳感元件320。開關狀態(tài)信息可以通過控制電流直接傳輸給功能模塊300。如果由外部供電單元為功能模塊300輸送控制電流，就必須用功能模塊300的傳感元件320來檢測第一開關設備100的開關狀態(tài)。 功能模塊300的第二控制電流接口用于將控制電流輸送給相連的其他功能模塊或其他耦合模塊400，進而輸送給其他開關設備200。此時，模塊300、400系串聯(lián)連接。如圖5所示，采用合適的連接線來實現(xiàn)功能模塊300與耦合模塊400之間的連接。優(yōu)選采用連接電纜(例如柔性扁平電纜510)來實現(xiàn)這種連接。作為替代方案，也可用(例如)跨接插塞來實現(xiàn)該電性連接。如圖5所示，在該星-三角組合體的三個接觸器100、200中的每個接觸器(即線路接觸器、星形接觸器和三角形接觸器)上都插接有一個功能模塊300或耦合模塊400，這些模塊對包括閉鎖、啟動和轉換延遲在內的整個星-三角流程進行控制。各模塊300、400 之間僅設一條連接電纜510，通信以及控制電流的提供都通過這條連接電纜得到實現(xiàn)。圖6對圖5所示的星-三角電路予以進一步說明。功能模塊300對線路接觸器 100進行控制，該線路接觸器與三相電動機M的繞組ul、vl和wl相連。星形接觸器200和三角形接觸器20則與三相電動機M的繞組u2、v2和w2相連。功能模塊300通過耦合模塊 400對星形接觸器或三角形接觸器200進行控制。亦即，功能模塊300對線路接觸器100的開關狀態(tài)進行直接控制，通過耦合模塊400對分配給耦合模塊400的接觸器200的開關狀態(tài)進行間接控制。Fl表示三極電動機熔斷器。包含功能模塊300和耦合模塊400的組合式開關設備還可采用與上述星_三角電路類似的其他方案。用一個上述類型的功能模塊300和至少一個上述類型的耦合模塊400 可以特別簡單地實現(xiàn)多轉速電動機啟動器的電路、達蘭德電路和可逆接觸器電路等等。這樣，客戶就可快速而可靠地安裝這個由至少一個功能模塊300和至少一個耦合模塊400構成的系統(tǒng)，即使未經培訓的人員也能實施這種安裝工作。由于對耦合模塊400 的控制和輸電均是通過功能模塊300和耦合模塊400之間以及各耦合模塊400之間的連接線510來完成，因而不需要在其他開關設備200上設置其他控制接點。如果采用上述方式來構建這種用于開關設備控制的系統(tǒng)，就可隨意安排主電路和控制電路的布線順序。通過為耦合模塊400布置合適的電路，可以產生對于星形控制或三角形控制而言一模一樣的耦合模塊，這就可以減小這些耦合模塊400間的差異。具有相應機械結構的模塊300、400可應用于各種尺寸的開關設備，特別是各種尺寸的接觸器。這種結構可廣泛應用于接觸器控制領域。參考符號表100第一開關設備200第二開關設備300功能模塊310通信單元320傳感元件340 第一電路350控制單元360定時開關裝置370存儲模塊
400耦合模塊410通信單元420傳感元件440 第二電路450控制單元510連接電纜610詢問線路615控制線路6加輔助開關630接觸器660延時繼電器SK開關指令AE被傳輸信號A1、A2線圈接頭線圈接頭Li、L2、L3主電流輸入路徑T1、T2、T3主電流輸出路徑M電動機ul、vl、 wl電動機繞組接點ul、vl、wl電動機繞組接點Fl三極熔斷器
權利要求
1.一種用于開關設備控制的功能模塊(300)，其特征在于，所述功能模塊(300)具有 一通信單元(310)，所述通信單元包括一用于與至少一個其他功能模塊和/或至少一個耦合模塊(400)通信的通信接口，一與所述通信單元(310)相連的控制單元(350)，所述控制單元用于接收從所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊(400)傳輸?shù)剿鐾ㄐ艈卧?310)的信號 (AE)，并通過所述通信單元(310)將開關指令(SK)傳輸給所述至少一個其他功能模塊和/ 或所述至少一個耦合模塊(400)，一用于與一第一開關設備(100)或一外部供電單元建立電性連接的第一控制電流接口，及一用于為所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊(400)提供控制電流的第二控制電流接口。
2.根據(jù)權利要求1所述的功能模塊(300)，其特征在于，所述第二控制電流接口整合在所述通信單元(310)的通信接口中，或者所述通信單元 (310)的通信接口整合在所述第二控制電流接口中。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的功能模塊(300)，其特征在于，所述功能模塊(300)與所述第一開關設備(100)電性相連和/或機械相連，以便通過一分配給所述控制單元(350)的傳感元件(320)來檢測所述第一開關設備(100)的開關狀態(tài)并將開關指令(SK)傳輸給所述第一開關設備(100)。
4.根據(jù)權利要求3所述的功能模塊(300)，其特征在于，所述控制單元(350)用于根據(jù)所述傳感元件(320)所檢測到的被測變量和接收到的所述信號(AE)來確定所述第一開關設備(100)的開關狀態(tài)和/或所述至少一個第二開關設備O00)的開關狀態(tài)，所述至少一個第二開關設備與所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊(400)電性相連，其中，所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊(400)具有一用于檢測所述至少一個第二開關設備(200)的開關狀態(tài)的傳感元件(420)。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項權利要求所述的功能模塊(300)，其特征在于， 所述功能模塊(300)的控制單元(350)用于通過一開關指令(SK)來操縱一第一電路(340)，以便改變所述第一開關設備(100)的開關狀態(tài)，以及通過至少一個開關指令(SK)來操縱至少一個第二電路G40)，以便改變所述至少一個第二開關設備O00)的開關狀態(tài)。
6.根據(jù)權利要求5所述的功能模塊(300)，其特征在于，所述功能模塊(300)或所述功能模塊(300)的控制單元(350)具有一定時開關裝置 (360)，以便將一開關指令(SK)傳輸給所述第一電路(340)和所述第一開關設備(100)，以及/或者根據(jù)檢測到的開關狀態(tài)和/或所述第一開關設備(100)傳輸?shù)剿鲋辽僖粋€其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊(400)上的輸入控制信號將一開關指令(SK)傳輸給所述至少一個第二電路(440)和所述至少一個第二開關設備000)。
7.根據(jù)權利要求6所述的功能模塊(300)，其特征在于，所述定時開關裝置(360)與存儲在所述功能模塊(300)的一存儲模塊(370)或存儲在所述功能模塊(300)的控制單元(350)中的一預編程或可預編程電路圖相連，以便根據(jù)所述電路圖將所述各開關設備(100，200)的預設開關狀態(tài)提供給所述控制裝置(350)。
8.根據(jù)權利要求5至7中任一項權利要求所述的功能模塊(300)，其特征在于，所述功能模塊(300)用于通過分配給所述功能模塊(300)的第一開關設備(100)的線圈接頭(Α1\ A2、)來控制所述第一開關設備(100)的開關狀態(tài)，以及/或者通過分配給所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊(400)的開關設備(200)的線圈接頭(A1\A2J來控制所述開關設備O00)的開關狀態(tài)。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項權利要求所述的功能模塊(300)，其特征在于，所述功能模塊(300，400)以可拆卸的方式、特別是以插接和/或卡接的方式固定在所述對應的開關設備(100，200)上以建立所述電性連接和/或機械連接，或者整合在所述對應的開關設備(100,200)內。
10.一種用于開關設備控制的耦合模塊G00)，其特征在于，所述耦合模塊(400)具有一通信單元(410)和一與所述通信單元(410)相連的控制單元050)，其中，所述控制單元(450)分配有一傳感元件G20)，所述傳感元件用于檢測一分配給所述耦合模塊的開關設備O00)的開關狀態(tài)，所述通信單元(410)具有一用于與至少一個功能模塊(300)通信的第一通信接口和一用于與至少一個其他耦合模塊(400)通信的第二通信接口，所述控制單元(450)用于通過所述通信單元(410)將檢測到的所述開關設備O00)的開關狀態(tài)傳輸給所述功能模塊(300)或所述至少一個其他耦合模塊000)，所述控制單元(450)分配有一電路G40)，借助一經由所述通信單元(410)接收到的開關指令(SK)可對所述電路(440)進行操縱，以便改變所述開關設備O00)的開關狀態(tài)，所述耦合模塊具有兩個控制電流接口。
11.根據(jù)權利要求10所述的耦合模塊000)，其特征在于，所述耦合模塊G00)以可拆卸的方式、特別是以插接和/或卡接的方式固定在所述對應的開關設備(200)上以建立一電性連接和/或機械連接，或者整合在所述對應的開關設備O00)內。
12.根據(jù)權利要求1至9中任一項權利要求所述的功能模塊(300)或者根據(jù)權利要求 10或11所述的耦合模塊G00)，其特征在于，所述功能模塊或所述耦合模塊具有一用于接觸所述對應的開關設備(100，200)的主電流路徑(L1，L2，L3 ；T1，T2，T3)的裝置，其中，所述用于接觸所述主電流路徑(L1，L2，L3 ； T1，T2，T3)的裝置與所述功能模塊(300)或所述耦合模塊G00)的控制單元(350，450)耦合，以便用分配給所述控制單元(350，450)的一傳感元件(320)來檢測所述對應的開關設備(100，200)的狀態(tài)并根據(jù)檢測到的所述對應的開關設備(100，200)的狀態(tài)來控制另一開關設備。
13.一種用于開關設備控制的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)具有至少一個根據(jù)權利要求1至9中任一項權利要求所述的功能模塊(300) 和至少一個根據(jù)權利要求10至12中任一項權利要求所述的耦合模塊(400)，所述功能模塊和所述耦合模塊通過多個包含有相應通信接口的通信單元(310，410)以及多個用于傳輸一控制電流的控制電流接口彼此相連。
14.根據(jù)權利要求14所述的用于開關設備控制的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個功能模塊(300)和所述至少一個耦合模塊(400)借助一連接電纜(510) 和/或一跨接插塞彼此相連，所述連接電纜尤指帶狀電纜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于開關設備控制的功能模塊(300)，所述功能模塊(300)具有一通信單元(310)，所述通信單元包括一用于與至少一個其他功能模塊和/或至少一個耦合模塊(400)通信的通信接口；一與所述通信單元(310)相連的控制單元(350)，所述控制單元可以接收從所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊(400)傳輸?shù)剿鐾ㄐ艈卧?310)的信號(AE)，并通過所述通信單元(310)將開關指令(SK)傳輸給所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊(400)；一用于與一第一開關設備(100)或一外部供電單元建立電性連接的第一控制電流接口；及一用于為所述至少一個其他功能模塊和/或所述至少一個耦合模塊(400)提供控制電流的第二控制電流接口。本發(fā)明此外還涉及一種用于開關設備控制的耦合模塊(400)和一種用于開關設備控制的系統(tǒng)。
文檔編號H02J13/00GK102160253SQ200880131164
公開日2011年8月17日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權日2008年9月18日
發(fā)明者彼得·哈姆森, 賴納·凱爾, 赫爾穆特·克勞斯 申請人:西門子公司