Schalteinrichtung

Abstract

 Eine Schalteinrichtung weist einen Gruppenaktor (1), eine Gruppe von Einzelaktoren (2) und eine sichere Steuereinheit (3) auf. Die Einzelaktoren (2) sind zueinander elektrisch parallel geschaltet, so dass mittels jedes Einzelaktors (2) jeweils ein mehrpoliger Laststrompfad (4) schaltbar ist. Der Gruppenaktor (1) ist der Parallelschaltung der Einzelaktoren (2) elektrisch vorgeschaltet, so dass mittels des Gruppenaktors (1) alle Laststrompfade (4) gemeinsam schaltbar sind. Jeder Einzelaktor (2) weist Hauptkontakte (6) und mindestens einen Rückmeldekontakt (7) auf. Mittels der Hauptkontakte (6) ist der jeweilige Laststrompfad (4) schaltbar. Die Rückmeldekontakte (7) der Einzelaktoren (2) sind einzeln mit der sicheren Steuereinheit (3) verbunden, so dass von der sicheren Steuereinheit (3) anhand des Istschaltzustands (Bi) des jeweiligen Rückmeldekontakts (7) der Istschaltzustand (Bi) des jeweiligen Einzelaktors (2) ermittelbar ist. Die sichere Steuereinheit (3) weist eine Eingabeeinrichtung (5) auf, mittels derer der sicheren Steuereinheit (3) für jeden der Einzelaktoren (2) individuell ein jeweiliger Sollschaltzustand (Ai) vorgebbar ist. Die sichere Steuereinheit (3) ist derart ausgebildet, dass sie für jeden Einzelaktor (2) den jeweiligen Sollschaltzustand (Ai) entgegen nimmt und den jeweiligen Einzelaktor (2) entsprechend ansteuert, anhand des Istschaltzustands (Bi) des jeweiligen Rückmeldekontakts (7) überprüft, ob der jeweilige Einzelaktor (2) entsprechend geschaltet ist, und im Falle einer Abweichung des Istschaltzustands (Bi) des jeweiligen Einzelaktors (2) vom korrespondierenden Sollschaltzustand (Ai) den Gruppenaktor (1) ansteuert, so dass der Gruppenaktor (1) alle Laststrompfade (4) öffnet, und anderenfalls den Gruppenaktor (1) geschlossen hält.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung, mittels derer eine Gruppe von Strompfaden sicher schaltbar ist.

[0002] Derartige Schalteinrichtungen sind allgemein bekannt.

[0003] In der Sicherheitstechnik müssen Maschinen und Anlagen bzw. deren Teile, wenn von ihnen eine Gefahr ausgehen kann, auf Anforderung eines sicherheitsgerichteten Sensors sicher abgeschaltet werden können. Die Abschaltung wird hierbei von der sogenannten Sicherheitskette vorgenommen. Die Sicherheitskette besteht aus den Elementen Sensor zum Erfassen der Abschaltfunktion, Auswertungseinrichtung zum Auswerten des Sensorsignals und Ansteuern von Aktoren, welche die Maschine, die Anlage oder den Maschinen- bzw. Anlagenteil abschalten, und den Aktoren selbst.

[0004] In einer Maschine bzw. Anlage können mehrere Antriebe vorhanden sein, die in derartigen Notfällen einzeln, gruppenweise oder zusammen abgeschaltet werden sollen. Im Normalbetrieb hingegen sollen die Antriebe unabhängig voneinander betriebsmäßig geschaltet werden können.

[0005] Zum sicherheitsgerichteten Schalten der Antriebe ist es erforderlich, diese redundant abschalten zu können. Hierzu sind pro Abschaltpfad mindestens zwei Aktoren erforderlich, wobei bereits das Reagieren eines der Aktoren ausreichen muss, um den jeweiligen Abschaltpfad zu öffnen. Zusätzlich wird über Rückführkreise der Abschaltpfad überwacht, ob tatsächlich die Abschaltung erfolgt ist. Der Rückführkreis umfasst hierbei den Aktoren des Abschaltpfades zugeordnete Rückführkontakte, welche zwangsgeführt sind.

[0006] Im Stand der Technik ist eine Schalteinrichtung bekannt, die einen Gruppenaktor, eine Gruppe von Einzelaktoren und eine sichere Steuereinheit aufweist. Die Einzelaktoren sind zueinander elektrisch parallel geschaltet, so dass mittels jedes Einzelaktors jeweils ein mehrpoliger Laststrompfad schaltbar ist. Der Gruppenaktor ist der Parallelschaltung der Einzelaktoren elektrisch vorgeschaltet, so dass mittels des Gruppenaktors alle Laststrompfade gemeinsam schaltbar sind. Jeder Einzelaktor weist Hauptkontakte und mindestens einen Rückmeldekontakt auf. Mittels der Hauptkontakte ist der jeweilige Laststrompfad schaltbar. Der Gruppenaktor weist ebenfalls Hauptkontakte und mindestens einen Rückmeldekontakt auf. Mittels der Hauptkontakte des Gruppenaktors sind alle Laststrompfade gemeinsam schaltbar. Die Rückmeldekontakte der Einzelaktoren und des Gruppenaktors sind miteinander in Serie geschaltet, so dass von der sicheren Steuereinheit anhand des rückgemeldeten Zustands erkennbar ist, ob alle Aktoren die Laststrompfade bzw. ihren jeweiligen Laststrompfad geöffnet haben.

[0007] Im Stand der Technik ist weiterhin - beispielsweise aus der DE 100 09 498 A1, der DE 199 48 552 A1 und der DE 199 48 632 B4 - eine Schaltanordnung bekannt, bei der ein mehrpoliger Laststrompfad mittels zweier relativ zueinander in Reihe geschalteter Aktoren sicher öffenbar ist. Hierbei ist es möglich, zum Öffnen des Laststrompfades nur einen der Aktoren anzusteuern, dessen Schaltzustand zu überwachen und den anderen Aktor nur dann anzusteuern, wenn der zuerst angesteuerte Aktor eine Fehlfunktion aufweist.

[0008] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schalteinrichtung zu schaffen, die relativ einfach und kostengünstig aufgebaut ist und mittels derer zum einen ein individuelles Schalten der einzelnen Laststrompfade möglich ist und zum anderen eine sicheres Abschalten der Laststrompfade gewährleistet ist.

[0009] Die Aufgabe wird durch eine Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 10.

[0010] Erfindungsgemäß weist die Schalteinrichtung einen Gruppenaktor, eine Gruppe von Einzelaktoren und eine sichere Steuereinheit auf. Die Einzelaktoren sind zueinander elektrisch parallel geschaltet, so dass mittels jedes Einzelaktors jeweils ein mehrpoliger Laststrompfad schaltbar ist. Der Gruppenaktor ist der Parallelschaltung der Einzelaktoren elektrisch vorgeschaltet, so dass mittels des Gruppenaktors alle Laststrompfade gemeinsam schaltbar sind. Jeder Einzelaktor weist Hauptkontakte und mindestens einen Rückmeldekontakt auf. Mittels der Hauptkontakte ist der jeweilige Laststrompfad schaltbar. Die Rückmeldekontakte der Einzelaktoren sind einzeln mit der sicheren Steuereinheit verbunden, so dass von der sicheren Steuereinheit anhand des Istschaltzustands des jeweiligen Rückmeldekontakts der Istschaltzustand des jeweiligen Einzelaktors ermittelbar ist. Die sichere Steuereinheit weist eine Eingabeeinrichtung auf, mittels derer der sicheren Steuereinheit für jeden der Einzelaktoren individuell ein jeweiliger Sollschaltzustand vorgebbar ist. Die sichere Steuereinheit ist derart ausgebildet, dass sie

• für jeden Einzelaktor den jeweiligen Sollschaltzustand entgegen nimmt und den jeweiligen Einzelaktor entsprechend ansteuert,
• anhand des Istschaltzustands des jeweiligen Rückmeldekontakts überprüft, ob der jeweilige Einzelaktor entsprechend geschaltet ist, und
• im Falle einer Abweichung des Istschaltzustands des jeweiligen Einzelaktors vom korrespondierenden Sollschaltzustand den Gruppenaktor ansteuert, so dass der Gruppenaktor alle Laststrompfade öffnet, und anderenfalls den Gruppenaktor geschlossen hält.

[0011] Vorzugsweise ist die sichere Steuereinheit derart ausgebildet, dass sie von Zeit zu Zeit selbsttätig die Einzelaktoren ansteuert, anhand der Istschaltzustände der Rückmeldekontakte überprüft, ob die Einzelaktoren entsprechend schalten, und zumindest im Fehlerfall eine Warnmeldung ausgibt. Durch diese Vorgehensweise ist es möglich, fehlerhafte Einzelaktoren vorab, also vor Eintreten eines sicherheitsgerichteten Abschaltsignals, zu erkennen.

[0012] Vorzugsweise weist der Gruppenaktor - analog zu den Einzelaktoren - ebenfalls Hauptkontakte und mindestens einen Rückmeldekontakt auf. Mittels der Hauptkontakte sind alle Laststrompfade gemeinsam schaltbar. Der Rückmeldekontakt ist einzeln (d. h. unabhängig von den Rückmeldekontakten der Einzelaktoren) mit der sicheren Steuereinheit verbunden, so dass von der sicheren Steuereinheit anhand des Istschaltzustands des Rückmeldekontakts der Istschaltzustand des Gruppenaktors ermittelbar ist.

[0013] Insbesondere bei der letztgenannten Ausgestaltung ist die sichere Steuereinheit vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie von Zeit zu Zeit selbsttätig den Gruppenaktor ansteuert, anhand des Istschaltzustands des Rückmeldekontakts überprüft, ob der Gruppenaktor entsprechend schaltet, und zumindest im Fehlerfall eine Warnmeldung ausgibt. Durch diese Vorgehensweise kann - analog zu den Einzelaktoren - eine Fehlfunktion des Gruppenaktors rechtzeitig vor Auftreten eines sicherheitsgerichteten Abschaltsignals erkannt werden.

[0014] In der Regel sind die Einzelaktoren jeweils derart ausgebildet, dass ihr Istschaltzustand bei ordnungsgemäßer Funktion mit einem Strombeaufschlagungszustand einer Antriebsspule des jeweiligen Einzelaktors korrespondiert. Beispielsweise können die Einzelaktoren als Schütz oder als Leistungsrelais ausgebildet sein.

[0015] Die zuletzt genannte Ausgestaltung ist auch für den Gruppenaktor möglich. Vorzugsweise jedoch ist der Gruppenaktor derart ausgebildet, dass sein Istschaltzustand sich bei ordnungsgemäßer Funktion des Gruppenaktors bei Strombeaufschlagung einer Antriebsspule des Gruppenaktors ändert und bei Nichtbeaufschlagung nicht ändert. Der Gruppenaktor kann beispielsweise als elektrisch schaltbarer Leistungsschalter oder dergleichen ausgebildet sein. Derartige Leistungsschalter sind an sich bekannt.

[0016] Die sichere Steuereinheit kann als softwareprogrammierbare Einrichtung ausgebildet sein. Alternativ kann die sichere Steuereinheit als fest verdrahtete Schaltung ausgebildet sein.

[0017] Es ist möglich, dass die Schalteinrichtung als modular aufgebaute Schalteinrichtung ausgebildet ist, die pro Laststrompfad jeweils ein als Baueinheit ausgebildetes Modul aufweist. In diesem Fall ist die Schalteinrichtung nach Bedarf (nämlich entsprechend der Anzahl an erforderlichen Laststrompfaden) skalierbar.

[0018] Im Falle der letztgenannten Ausgestaltung umfasst vorzugsweise eines der Module den Gruppenaktor.

[0019] Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:

FIG 1

ein Übersichtsschaltbild einer Schalteinrichtung,

FIG 2

ein Zeitdiagramm,

FIG 3

ein Ablaufdiagramm,

FIG 4

schematisch einen Einzelaktor,

FIG 5

schematisch einen Gruppenaktor und

FIG 6

schematisch einen möglichen konstruktiven Aufbau der Schalteinrichtung von FIG 1.

[0020] In Verbindung mit FIG 1 wird zunächst der Aufbau der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung erläutert. In Verbindung mit FIG 2 wird sodann deren Funktionsweise erläutert.

[0021] Gemäß FIG 1 weist eine Schalteinrichtung einen Gruppenaktor 1, eine Gruppe von Einzelaktoren 2 und eine sichere Steuereinheit 3 auf. Die Einzelaktoren 2 sind zueinander elektrisch parallel geschaltet, so dass mittels jedes Einzelaktors 2 - durch entsprechende Ansteuerung mittels der sicheren Steuereinheit 3 - jeweils ein Laststrompfad 4 schaltbar ist. Die Laststrompfade 4 sind hierbei mehrpolig, so dass jeder Laststrompfad 4 beispielsweise die drei Phasen eines Drehstromnetzes N schalten kann.

[0022] Der Gruppenaktor 1 ist der Parallelschaltung der Einzelaktoren 2 elektrisch vorgeschaltet. Auf Grund einer entsprechenden Ansteuerung durch die sichere Steuereinheit 3 sind somit mittels des Gruppenaktors 1 alle Laststrompfade 4 gemeinsam schaltbar.

[0023] Die sichere Steuereinheit 3 steuert, wie bereits erwähnt, die Einzelaktoren 2 und den Gruppenaktor 1. Sie weist eine Eingabeeinrichtung 5 auf, mittels derer der sicheren Steuereinheit 3 für jeden der Einzelaktoren 2 individuell ein jeweiliger Sollschaltzustand Ai (i = 1, 2, ...) vorgebbar ist. Gegebenenfalls können der sicheren Steuereinheit 3 auch andere Signale vorgebbar sein, beispielsweise sicherheitsgerichtete Abschaltsignale für die Laststrompfade 4.

[0024] Die sichere Steuereinheit 3 und ihr Aufbau ist als solcher bekannt. Die sichere Steuereinheit 3 muss insbesondere fehlersicher sein, so dass Einzelfehler der sicheren Steuereinheit 3 ohne gefährliche Auswirkungen bleiben. Beispielsweise kann die sichere Steuereinheit 3 als softwareprogrammierbare Einrichtung ausgebildet sein, insbesondere als fehlersichere speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder als sicherer Funktionsbaustein. Alternativ kann die sichere Steuereinheit 3 als fest verdrahtete Schaltung ausgebildet sein, also als Schaltung, deren Funktionsweise durch die interne Verschaltung der einzelnen Komponenten der sicheren Steuereinheit 3 festgelegt ist. Eine Programmierung der sicheren Steuereinheit 3 ist in dem letztgenannten Fall weder möglich noch erforderlich.

[0025] Auch die Einzelaktoren 2 und deren Aufbau ist als solcher bekannt. Insbesondere weisen die Einzelaktoren 2 gemäß FIG 1 (vergleiche ergänzend FIG 4) Hauptkontakte 6 und mindestens einen Rückmeldekontakt 7 auf. Mittels der Hauptkontakte 6 des jeweiligen Einzelaktors 2 ist der jeweilige Laststrompfad 4 schaltbar. Beim Schalten des jeweiligen Einzelaktors 2 wird weiterhin der Rückmeldekontakt 7 dieses Einzelaktors 2 zwangsweise mitgeschaltet. Die Rückmeldekontakte 7 sind einzeln mit der sicheren Steuereinheit 3 verbunden. Der sicheren Steuereinheit 3 werden somit Istschaltzustände Bi (i = 1, 2, ...) der Rückmeldekontakte 7 der Einzelaktoren 2 zugeführt. Die sichere Steuereinheit 3 ist somit in der Lage, anhand des Istschaltzustands Bi des jeweiligen Rückmeldekontakts 7 den Istschaltzustand des jeweiligen Einzelaktors 2 zu ermitteln. Insbesondere korrespondiert der Istschaltzustand des jeweiligen Einzelaktors 2 in der Regel direkt und unmittelbar mit dem Istschaltzustand Bi des jeweiligen Rückmeldekontakts 7. Nachfolgend wird daher für den Istschaltzustand des jeweiligen Einzelaktors 2 ebenfalls das Bezugszeichen Bi verwendet.

[0026] In der Regel (vergleiche ergänzend FIG 5) weist auch der Gruppenaktor 1 Hauptkontakte 8 und mindestens einen Rückmeldekontakt 9 auf. Mittels der Hauptkontakte 8 sind alle Laststrompfade 4 gemeinsam schaltbar. Der Rückmeldekontakt 9 ist einzeln (also unabhängig von den Rückmeldekontakten 7 der Einzelaktoren 2) mit der sicheren Steuereinheit 3 verbunden. Von der sicheren Steuereinheit 3 ist somit anhand des Istschaltzustands B0 des Rückmeldekontakts 9 der Istschaltzustand des Gruppenaktors 1 ermittelbar. In der Regel korrespondiert der Istschaltzustand des Gruppenaktors 1 direkt mit dem Istschaltzustand B0 des Rückmeldekontakts 9. Aus diesem Grund wird nachfolgend für den Istschaltzustand des Gruppenaktors 1 ebenfalls das Bezugszeichen B0 verwendet.

[0027] Gemäß FIG 2 wird der sicheren Steuereinheit 3 für jeden Einzelaktor 2 dessen jeweiliger Sollschaltzustand Ai zugeführt. Die sichere Steuereinheit 3 nimmt den jeweiligen Sollschaltzustand Ai entgegen und gibt ein entsprechendes Ansteuersignal Ci (i = 1, 2, ...) an den jeweiligen Einzelaktor 2 aus. Solange die Einzelaktoren 2 ordnungsgemäß funktionieren, folgen die Istschaltzustände Bi (gegebenenfalls mit geringfügiger Verzögerung) dem jeweiligen Sollschaltzustand Ai. Solange die Istschaltzustände Bi der Einzelaktoren 2 ihren korrespondierenden Sollschaltzuständen Ai folgen, gibt die sichere Steuereinheit 3 an den Gruppenaktor 1 ein Ansteuersignal C0 aus, so dass der Gruppenaktor 1 geschlossen bleibt. Dies ist im linken Teil von FIG 2 so dargestellt.

[0028] Es sei nun angenommen, dass zu einem Fehlerzeitpunkt t0 bei einem der Einzelaktoren 2 ein Fehler auftritt, beispielsweise dessen Hauptkontakte 6 verschweißen. Dieser Einzelaktor 2 ist somit fehlerhaft geworden. Der Fehler bleibt jedoch zunächst verborgen. Erst wenn zu einem (zeitlich nach dem Fehlerzeitpunkt t0 liegenden) Umschaltzeitpunkt t1 der betreffende Einzelaktor 2 seinen Laststrompfad 4 öffnen soll, wird dies durch die sichere Steuereinheit 3 bemerkt. Denn die sichere Steuereinheit 3 überprüft anhand des Istschaltzustands Bi des jeweiligen Rückmeldekontakts 7, ob der jeweilige Einzelaktor 2 entsprechend seinem Sollschaltzustand Ai geschaltet ist. Da dies ab dem Umschaltzeitpunkt t1 nicht mehr der Fall ist, wertet die sichere Steuereinheit 3 dieses Verhalten des betreffenden Einzelaktors 2 ab einem Reaktionszeitpunkt t2 als fehlerhaft. Sie steuert daraufhin den Gruppenaktor 1 an, so dass der Gruppenaktor 1 alle Laststrompfade 4 öffnet. Dies ist im rechten Teil von FIG 2 so dargestellt.

[0029] Die Differenz des Reaktionszeitpunkts t2 und des Umschaltzeitpunkte t1 entspricht einer Wartezeit T. Die Wartezeit T ist derart bestimmt, dass (bei ordnungsgemäßem Funktionieren der Einzelaktoren 2) diese mit Sicherheit umgeschaltet haben. Die Wartezeit T liegt in der Regel im Bereich etlicher Millisekunden, beispielsweise zwischen 20 und 100 ms.

[0030] Es ist möglich, die obenstehend in Verbindung mit FIG 2 beschriebene Vorgehensweise stets und ausschließlich auszuführen. Vorzugsweise ist die Vorgehensweise von FIG 2 jedoch in einen größeren Rahmen eingebettet. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit FIG 3 näher erläutert.

[0031] Gemäß FIG 3 nimmt die sichere Steuereinheit 3 in einem Schritt S1 die Sollschaltzustände Ai der Einzelaktoren 2 entgegen. In einem Schritt S2 ermittelt die sichere Steuereinheit 3 die korrespondierenden Ansteuersignale Ci für die Einzelaktoren 2 und gibt die Ansteuersignale Ci an die Einzelaktoren 2 aus. Weiterhin steuert die sichere Steuereinheit 3 im Schritt S2 den Gruppenaktor 1 derart an, dass dessen Hauptkontakte 8 geschlossen sind.

[0032] In einem Schritt S3 nimmt die sichere Steuereinheit 3 die Istschaltzustände Bi der Rückmeldekontakte 7 der Einzelaktoren 2 entgegen. In einem Schritt S4 prüft die sichere Steuereinheit 3, ob einer (oder mehrere) der Einzelaktoren 2 eine Fehlfunktion aufweist (bzw. aufweisen). Wenn dies nicht der Fall ist, geht die sichere Steuereinheit 3 in der einfachsten Ausgestaltung zum Schritt S1 zurück. Diese Ausgestaltung ist in FIG 3 gestrichelt eingezeichnet.

[0033] Wenn ein Fehler erkannt wurde, geht die sichere Steuereinheit 3 zu einem Schritt S5 über. Im Schritt S5 steuert die sichere Steuereinheit 3 den Gruppenaktor 1 mittels des entsprechenden Ansteuersignals C0 derart an, dass der Gruppenaktor 1 alle Laststrompfade 4 öffnet. Sodann geht die sichere Steuereinheit 3 zu einem Schritt S6 über, in dem sie einen Reset abwartet. Meist steuert im Falle einer Fehlfunktion eines der Einzelaktoren 2 weiterhin die sichere Steuereinheit 3 zusätzlich alle Einzelaktoren 2 derart an, dass diese ihren jeweiligen Laststrompfad 4 öffnen. Dies ist in einem Schritt S7 dargestellt. Der Schritt S7 ist jedoch nicht zwingend erforderlich.

[0034] In aller Regel ist weiterhin ein Schritt S8 vorhanden. Im Schritt S8 gibt die sichere Steuereinheit 3 eine Meldung aus, dass ein Fehler aufgetreten ist. Im einfachsten Fall wird ohne nähere Spezifizierung nur die Meldung ausgegeben, dass ein Fehler aufgetreten ist. Vorzugsweise spezifiziert die ausgegebene Meldung jedoch den aufgetretenen Fehler, insbesondere den Einzelaktor 2, bei dem der Fehler aufgetreten ist.

[0035] Vorzugsweise sind weiterhin Schritte S9 und S10 vorhanden. Im Schritt S9 prüft die sichere Steuereinheit 3, ob der Istschaltzustand B0 des Gruppenaktors 1 mit dessen Ansteuersignal C0 korrespondiert. Wenn dies nicht der Fall ist, ist der Gruppenaktor 1 fehlerhaft. In diesem Fall wird im Schritt S10 eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben.

[0036] In der Ausgestaltung gemäß FIG 3 sind weiterhin Schritte S11 bis S14 vorhanden. Das Vorhandensein der Schritte S11 bis S14 ist zwar nicht zwingend erforderlich, sondern vielmehr nur optional. Es ist jedoch bevorzugt.

[0037] Im Schritt S11 prüft die sichere Steuereinheit 3, ob eine Überprüfungszeit T' abgelaufen ist. Die Überprüfungszeit T' ist hierbei erheblich größer als die Wartezeit T. Sie kann beispielsweise im Bereich von Stunden, Tagen oder Wochen liegen. Wenn die Überprüfungszeit T' nicht abgelaufen ist, geht die sichere Steuereinheit 3 zum Schritt S1 zurück. Anderenfalls führt sie den Schritt S12 aus.

[0038] Im Schritt S12 setzt die sichere Steuereinheit 3 zum einen einen Timer zurück, mittels dessen der Ablauf der Überprüfungszeit T' erkannt werden kann. Weiterhin steuert die sichere Steuereinheit 3 im Rahmen des Schrittes S12 einzeln, gemeinsam oder gruppenweise die Einzelaktoren 2 und den Gruppenaktor 1 an und erfasst deren korrespondierende Istschaltzustände Bi (i= 0, 1, 2, ...). Anhand der Istschaltzustände Bi überprüft die sichere Steuereinheit 3 im Schritt S13, ob der Gruppenaktor 1 und die Einzelaktoren 2 entsprechend schalten. Wenn ein Fehlerfall auftritt, führt die sichere Steuereinheit 3 den Schritt S14 aus, in dem sie eine entsprechende Warnmeldung ausgibt. Vom Schritt S14 aus kann die sichere Steuereinheit 3 alternativ zum Schritt S6 übergehen (in FIG 3 gestrichelt eingezeichnet) oder zum Schritt S1 zurückgehen (in FIG 3 mit durchgezogener Linie eingezeichnet).

[0039] Gegebenenfalls kann zusätzlich ein Schritt S15 vorhanden sein. Der Schritt S15 wird ausgeführt, wenn im Schritt S13 kein Fehler erkannt wurde. Im Schritt S15 wird eine entsprechende Meldung ausgegeben. Der Schritt S15 ist nur optional und daher in FIG 3 gestrichelt eingezeichnet.

[0040] Das Ausgeben einer Meldung (vergleiche die Schritte S6, S10, S14 und S15) kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann die sichere Steuereinheit 3 in elektronischer Form eine Meldung an eine übergeordnete Einrichtung, beispielsweise eine übergeordnete Steuereinrichtung oder einen Rechner, ausgeben. Alternativ oder zusätzlich kann die sichere Steuereinheit 3 eine Meldung ausgeben, die von einer Person direkt und unmittelbar wahrnehmbar ist. Beispielsweise kann die sichere Steuereinheit 3 eine optische oder akustische Warnmeldung ausgeben.

[0041] Wie bereits erwähnt, sind die Einzelaktoren 2 in der Regel als Schütz oder ähnliches Schaltgerät ausgebildet. Sie weisen daher einen Aufbau auf, wie er nachfolgend in Verbindung mit FIG 4 näher erläutert wird.

[0042] Gemäß FIG 4 weist jeder Einzelaktor 2 eine Antriebsspule 10 auf. Wenn die Antriebsspule 10 des jeweiligen Einzelaktors 2 mit einem Strom I beaufschlagt wird, überführt die Antriebsspule 10 einen Anker 11 von einer Ruhestellung in eine Betätigungsstellung. Das Überführen des Ankers 11 von der Ruhein die Betätigungsstellung bewirkt in an sich bekannter Weise das Schalten der Hauptkontakte 6 und des Rückmeldekontakts 7.

[0043] Wenn der Strom I, mit dem die Antriebsspule 10 beaufschlagt wird, abgeschaltet wird, fallen die Hauptkontakte 6 wieder ab und auch der Rückmeldekontakt 7 wird zurück geschaltet. Das Überführen des Ankers 11 in seine Ruhestellung erfolgt hierbei mittels einer Rückstellfeder 12. Die Einzelaktoren 2 sind somit jeweils derart ausgebildet, dass ihr Istschaltzustand Bi bei ordnungsgemäßer Funktion des jeweiligen Einzelaktors 2 mit einem Strombeaufschlagungszustand der Antriebsspule 10 des jeweiligen Einzelaktors 2 korrespondiert. Der Strombeaufschlagungszustand der jeweiligen Antriebsspule 10 korrespondiert hierbei (ordnungsgemäßes Funktionieren vorausgesetzt) mit dem Ansteuersignal Ci des jeweiligen Einzelaktors 2. Auch hier wird daher für den Strombeaufschlagungszustand das Bezugszeichen Ci verwendet.

[0044] Für den Gruppenaktor 1 ist prinzipiell der gleiche Aufbau möglich wie für die Einzelaktoren 2. Vorzugsweise ist der Gruppenaktor 1 jedoch gemäß FIG 5 ausgestaltet.

[0045] Gemäß FIG 5 weist der Gruppenaktor 1 ebenfalls eine Antriebsspule 13 auf. Weiterhin weist der Gruppenaktor 1 jedoch ein Wechselelement 14 auf. Jedes Mal, wenn die Antriebsspule 13 des Gruppenaktors 1 erneut mit einem Strom I' beaufschlagt wird, wirkt sie auf das Wechselelement 14. Das Wechselelement 14 ändert auf Grund der Einwirkung der Antriebsspule 13 einmalig seinen Schaltzustand. Den geänderten Schaltzustand behält das Wechselelement 14 bei, solange die Strombeaufschlagung der Antriebsspule 13 aufrecht erhalten bleibt. Aber auch, wenn die Strombeaufschlagung der Antriebsspule 13 des Gruppenaktors 1 beendet wird, behält das Wechselelement 14 seinen geänderten Schaltzustand bei. Das Wechselelement 14 wechselt erst dann (erneut) seinen Schaltzustand, wenn die Antriebsspule 13 nach dem Beenden der Strombeaufschlagung erneut mit dem Strom I' beaufschlagt wird.

[0046] Der Gruppenaktor 1 ist daher derart ausgebildet, dass sein Istschaltzustand B0 sich bei ordnungsgemäßer Funktion des Gruppenaktors 1 bei Strombeaufschlagung der Antriebsspule 13 des Gruppenaktors 1 ändert und bei Nichtbeaufschlagung nicht ändert. Derartige Aktoren sind für einphasige Schaltungen beispielsweise unter dem Handelsnamen "Eltaco" bekannt. Es ist ohne weiteres möglich, eine derartige Ausgestaltung auf das Schalten mehrerer Hauptkontakte 8 sowie mindestens eines Rückmeldekontakts 9 zu erweitern. Gegebenenfalls kann der Gruppenaktor 1 hierbei mit einem Leistungsschalter kombiniert sein.

[0047] Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung kann als vormontierte Einheit ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, dass die Schalteinrichtung vor Ort montiert wird. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausgestaltung, wie sie nachfolgend in Verbindung mit FIG 6 erläutert wird.

[0048] Gemäß FIG 6 ist die Schalteinrichtung modular aufgebaut. Sie weist pro Laststrompfad 4 jeweils ein als Baueinheit ausgebildetes Modul 15 auf. Jedes Modul 15 umfasst einen der Einzelaktoren 2 zum Schalten des jeweiligen Laststrompfades 4 sowie eine sichere Teilsteuereinheit 16 zum Ansteuern und Überwachen des entsprechenden Einzelaktors 2. Die sicheren Teilsteuereinheiten 16 bilden zusammen die sichere Steuereinheit 3.

[0049] Vorzugsweise umfasst eines der Module 15 den Gruppenaktor 1.

[0050] Die Verschaltung zwischen den Modulen 15 kann manuell erfolgen. Vorzugsweise jedoch weisen die Module 15 vorkonfektionierte Schnittstellen auf, so dass sich beim aneinander Ansetzen der Module 15 die Verschaltung der Module 15 automatisch ergibt.

[0051] Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.

Ansprüche

1. Schalteinrichtung, die einen Gruppenaktor (1), eine Gruppe von Einzelaktoren (2) und eine sichere Steuereinheit (3) aufweist,

- wobei die Einzelaktoren (2) zueinander elektrisch parallel geschaltet sind, so dass mittels jedes Einzelaktors (2) jeweils ein mehrpoliger Laststrompfad (4) schaltbar ist,

- wobei der Gruppenaktor (1) der Parallelschaltung der Einzelaktoren (2) elektrisch vorgeschaltet ist, so dass mittels des Gruppenaktors (1) alle Laststrompfade (4) gemeinsam schaltbar sind,

- wobei jeder Einzelaktor (2) Hauptkontakte (6) und mindestens einen Rückmeldekontakt (7) aufweist,

- wobei mittels der Hauptkontakte (6) der jeweilige Laststrompfad (4) schaltbar ist,

- wobei die Rückmeldekontakte (7) der Einzelaktoren (2) einzeln mit der sicheren Steuereinheit (3) verbunden sind, so dass von der sicheren Steuereinheit (3) anhand des Istschaltzustands (Bi) des jeweiligen Rückmeldekontakts (7) der Istschaltzustand (Bi) des jeweiligen Einzelaktors (2) ermittelbar ist,

- wobei die sichere Steuereinheit (3) eine Eingabeeinrichtung (5) aufweist, mittels derer der sicheren Steuereinheit (3) für jeden der Einzelaktoren (2) individuell ein jeweiliger Sollschaltzustand (Ai) vorgebbar ist,

- wobei die sichere Steuereinheit (3) derart ausgebildet ist, dass sie

-- für jeden Einzelaktor (2) den jeweiligen Sollschaltzustand (Ai) entgegen nimmt und den jeweiligen Einzelaktor (2) entsprechend ansteuert,

-- anhand des Istschaltzustands (Bi) des jeweiligen Rückmeldekontakts (7) überprüft, ob der jeweilige Einzelaktor (2) entsprechend geschaltet ist, und

-- im Falle einer Abweichung des Istschaltzustands (Bi) des jeweiligen Einzelaktors (2) vom korrespondierenden Sollschaltzustand (Ai) den Gruppenaktor (1) ansteuert, so dass der Gruppenaktor (1) alle Laststrompfade (4) öffnet, und anderenfalls den Gruppenaktor (1) geschlossen hält.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die sichere Steuereinheit (3) derart ausgebildet ist, dass sie von Zeit zu Zeit selbsttätig die Einzelaktoren (2) ansteuert, anhand der Istschaltzustände (Bi) der Rückmeldekontakte (7) überprüft, ob die Einzelaktoren (2) entsprechend schalten, und zumindest im Fehlerfall eine Warnmeldung ausgibt.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gruppenaktor (1) Hauptkontakte (8) und mindestens einen Rückmeldekontakt (9) aufweist, dass mittels der Hauptkontakte (8) alle Laststrompfade (4) gemeinsam schaltbar sind und dass der Rückmeldekontakt (9) einzeln mit der sicheren Steuereinheit (3) verbunden ist, so dass von der sicheren Steuereinheit (3) anhand des Istschaltzustands (B0) des Rückmeldekontakts (9) der Istschaltzustand (B0) des Gruppenaktors (1) ermittelbar ist.

4. Schalteinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die sichere Steuereinheit (3) derart ausgebildet ist, dass sie von Zeit zu Zeit selbsttätig den Gruppenaktor (1) ansteuert, anhand des Istschaltzustands (B0) des Rückmeldekontakts (9) überprüft, ob der Gruppenaktor (1) entsprechend schaltet, und zumindest im Fehlerfall eine Warnmeldung ausgibt.

5. Schalteinrichtung nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einzelaktoren (2) jeweils derart ausgebildet sind, dass ihr Istschaltzustand (Bi) bei ordnungsgemäßer Funktion des jeweiligen Einzelaktors (2) mit einem Strombeaufschlagungszustand (Ci) einer Antriebsspule (10) des jeweiligen Einzelaktors (2) korrespondiert.

6. Schalteinrichtung nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Gruppenaktor (1) derart ausgebildet ist, dass sein Istschaltzustand (B0) sich bei ordnungsgemäßer Funktion des Gruppenaktors (1) bei Strombeaufschlagung einer Antriebsspule (13) des Gruppenaktors (1) ändert und bei Nichtbeaufschlagung nicht ändert.

7. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die sichere Steuereinheit (3) als softwareprogrammierbare Einrichtung ausgebildet ist.

8. Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die sichere Steuereinheit (3) als festverdrahtete Schaltung ausgebildet ist.

9. Schalteinrichtung nach einem der obigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie als modular aufgebaute Schalteinrichtung ausgebildet ist, die pro Laststrompfad (4) jeweils ein als Baueinheit ausgebildetes Modul (15) aufweist.

10. Schalteinrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass eines der Module (15) den Gruppenaktor (1) umfasst.

Zeichnung