Beschreibung Sichere Schaltbaugruppe, sichere Ansteuerbaugruppe und Bau- gruppensystem Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltbaugruppe mit einem Grundaktor, einem Zusatzaktor und einer Ansteuerein- heit, -wobei mittels der Aktoren mindestens ein Eingangsanschluss mit mindestens einem Ausgangsanschluss elektrisch leitend verbindbar ist und der Eingangsanschluss von dem Ausgangs- anschluss elektrisch getrennt ist, sobald mindestens einer der Aktoren deaktiviert ist, -wobei der Grundaktor bei ordnungsgemäßem Funktionieren durch Zufuhr elektrischer Energie aktivierbar und durch Nichtzufuhr elektrischer Energie deaktivierbar ist, -wobei die Schaltbaugruppe einen Versorgungs-und einen Rückleitungsanschluss zum elektrischer Energie zur Schaltbaugruppe und eine mit dem Grundaktor elektrisch lei- tend verbundene Versorgungsleitung zum Zuführen elektri- scher Energie zum Grundaktor aufweist.

Sie betrifft ferner eine sichere Ansteuerbaugruppe mit einer Auswerteeinheit und einer ersten Abschalteinheit, -wobei der Auswerteeinheit über einen ersten Eingangskanal ein erstes Abschaltsignal zuführbar ist, -wobei die erste Abschalteinheit von der Auswerteeinheit sicher ansteuerbar ist, -wobei mittels der ersten Abschalteinheit ein erster Aus- gangsanschluss von einem Eingangsanschluss elektrisch trennbar ist, -wobei die Ansteuerbaugruppe mindestens einen zweiten Aus- gangsanschluss aufweist.

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung noch ein Bau- gruppensystem mit einer gattungsgemäßen sicheren Ansteuerbau- gruppe und mindestens einer gattungsgemäßen sicheren Schalt-

baugruppe, wobei mindestens einer der Ausgangsanschlüsse der Ansteuerbaugruppe mit dem Versorgungsanschluss der Schaltbau- gruppe über eine Verbindungsleitung elektrisch leitend ver- bunden ist.

Im Stand der Technik ist bei der Schaltbaugruppe der Zusatz- aktor als Leistungsschalter ausgebildet. Er wird von der An- steuereinheit nicht angesteuert, sondern löst bei Überstrom und/oder Überspannung selbsttätig aus. Der Grundaktor wird von der Ansteuerbaugruppe über die Versorgungsleitung und die Rückleitung mit elektrischer Energie versorgt.

Um einen vom Grundaktor geschalteten Stromkreis gegebenen- falls auch bei Versagen des Grundaktors sicher öffnen zu kön- nen, ist mit dem Grundaktor ein Einspeiseaktor (in der Regel ein Schütz) in Reihe geschaltet. Der Einspeiseaktor ist von der Schaltbaugruppe getrennt und wird von der Ansteuerbau- gruppe über eine separate Versorgungsleitung und eine sepa- rate Rückleitung mit elektrischer Energie versorgt.

Der Grundaktor und der Einspeiseaktor weisen Hilfskontakte auf. Die Hilfskontakte sind über Zusatzleitungen in einen Überwachungskreis eingeschleift, der von der Auswerteeinheit der Ansteuerbaugruppe überwacht wird. Im Fehlerfall trennt die Auswerteeinheit der Ansteuerbaugruppe die Versorgungslei- tungen für den Grundaktor und den Einspeiseaktor gemeinsam auf. Auf diese Weise wird ein sicheres Abschalten des elekt- rischen Stromkreises gewährleistet.

Die Vorgehensweise des Standes der Technik weist mehrere Nachteile auf. Zunächst ist, da separate Leitungen für die Stromversorgung des Einspeiseaktors, des Grundaktors und für den Überwachungskreis verlegt werden müssen, die Verdrahtung aufwendig. Ferner wird der Einspeiseaktor benötigt. Darüber hinaus ist die Vorgehensweise des Standes der Technik auch unflexibel, da bei mehreren Schaltbaugruppen stets alle an

die Verbindungsleitung angeschlossenen Grundaktoren abge- schaltet werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Schaltbaugruppe, die Ansteuerbaugruppe und das Baugruppensys- tem derart weiterzuentwickeln, dass auf einfache und kosten- günstige Weise ein flexibles, sicheres Abschaltsystem ge- schaffen wird.

Die vorliegende Erfindung beruht dabei auf der Idee, die Schaltbaugruppe als sichere Schaltbaugruppe auszubilden, so dass die dann für die Sicherheitsfunktion nicht mehr benötig- te Verdrahtung zum Aufbau mehrerer voneinander unabhängiger Energieversorgungskreise genutzt werden kann.

Die Aufgabe wird also für die Schaltbaugruppe dadurch gelöst, -dass die Ansteuereinheit als sichere Ansteuereinheit ausge- bildet ist, der ein Ist-und ein Soll-Aktivierungszustand des Grundaktors zugeführt werden, -dass die Schaltbaugruppe mindestens einen zweiten Versor- gungsanschluss zum Zuführen elektrischer Energie aufweist, -dass die Schaltbaugruppe ein Verbindungselement aufweist, mittels dessen genau einer der Versorgungsanschlüsse mit der Versorgungsleitung elektrisch leitend verbindbar ist, und -dass die Ansteuereinheit den Zusatzaktor zumindest dann deaktiviert, wenn der Grundaktor trotz unterbrochener Ener- giezufuhr zum Grundaktor aktiviert bleibt.

Hiermit korrespondierend wird die Aufgabe für die Ansteuer- baugruppe dadurch gelöst, dass der zweite Ausgangsanschluss bei einem Trennen des ersten Ausgangsanschlusses vom Ein- gangsanschluss mit dem Eingangsanschluss elektrisch leitend verbunden bleibt.

Das Verbindungselement kann beispielsweise als Steckbrücke oder als Schalter ausgebildet sein.

Der Zusatzaktor kann prinzipiell analog zum Grundaktor aufge- baut sein. Vorzugsweise aber behält der Zusatzaktor bei Nichtzufuhr elektrischer Energie seinen Zustand bei, ist durch Zufuhr elektrischer Energie deaktivierbar und bleibt bei einer ordnungsgemäßen Deaktivierung des Grundaktors akti- viert. Denn in diesem Fall muss der Leistungsschalter, der auf der Schaltbaugruppe sowieso vorhanden ist, lediglich leicht modifiziert werden.

Leistungsschalter sind in der Regel nur mechanisch aktivier- bar. Dies ist aber nicht von Nachteil. Denn der Zusatzaktor wird nur dann deaktiviert, wenn der Grundaktor nicht deakti- viert werden konnte. In diesem Fall muss also sowieso der Grundaktor ausgetauscht bzw. repariert werden. Das Aktivieren des Zusatzaktors kann dabei nebenbei mit erfolgen. Alternativ ist es aber auch möglich, dass der Zusatzaktor durch Zufuhr elektrischer Energie aktivierbar ist.

Wenn die Schaltbaugruppe vier Versorgungsanschlüsse zum Zu- führen elektrischer Energie zur Schaltbaugruppe aufweist, ist sie bei bestehenden Stromschienensystemen einsetzbar. Diese sind also weiterhin verwendbar.

Wenn die Schaltbaugruppe in einem Gehäuse angeordnet ist und die Versorgungsanschlüsse und der mindestens eine Rücklei- tungsanschluss zum Zuführen elektrischer Energie zur Schalt- baugruppe in einem mehrpoligen Steckverbinder angeordnet sind, ist der Anschluss der Schaltbaugruppe besonders ein- fach.

Wenn der Soll-Aktivierungszustand für den Grundaktor der An- steuereinheit über einen Signalanschluss zuführbar ist und in der Versorgungsleitung ein von der Ansteuereinheit ansteuer- bares Schaltelement angeordnet ist, ist über die Ansteuerein- heit ein betriebsmäßiges Schalten des Grundaktors möglich.

Wenn der Auswerteeinheit über einen zweiten Eingangskanal ein zweites Abschaltsignal zuführbar ist und die Ancteuerbaugrup- pe eine zweite Abschalteinheit aufweist, die von der Auswer- teeinheit unabhängig von der ersten Abschalteinheit ansteuer- bar ist und mittels derer der zweite Ausgangsanschluss vom Eingangsanschluss elektrisch trennbar ist, sind mittels der Ansteuerbaugruppe zwei Gruppen von Stromkreisen separat sicher abschaltbar.

Alternativ ist es möglich, dass der zweite Ausgangsanschluss untrennbar mit dem Eingangsanschluss verbunden ist. In diesem Fall sind zusätzlich zu sicheren Stromkreisen unsichere Stromkreise über die Ansteuerbaugruppe mit elektrischer Ener- gie versorgbar.

Die Flexibilität wird noch weiter erhöht, wenn die Ansteuer- baugruppe weitere Ausgangsanschlüsse und weitere Abschaltein- heiten aufweist, die von der Auswerteeinheit unabhängig von- einander und unabhängig von der ersten Abschalteinheit, ggf. auch unabhängig von der zweiten Abschalteinheit, ansteuerbar sind und mittels derer die weiteren Ausgangsanschlüsse ein- zeln vom Eingangsanschluss elektrisch trennbar sind.

Wenn die Verbindungsleitungen als Stromschienensystem ausge- bildet sind, ist das Baugruppensystem besonders einfach auf- gebaut.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zei- gen in Prinzipdarstellung : FIG 1 eine sichere Schaltbaugruppe, FIG 2 eine Variante der sicheren Schaltbaugruppe von FIG 1, FIG 3 eine unsichere Schaltbaugruppe, FIG 4 eine Ansteuerbaugruppe für die Schaltbaugruppen gemäß den FIG 1 bis 3 und FIG 5 ein Baugruppensystem.

Gemäß FIG 1 weist eine sichere Schaltbaugruppe 1 einen Grund- aktor 2, einen Zusatzaktor 3 und eine sichere Ansteuereinheit 4 auf. Der Begriff"sicher"ist dabei im Sinne einer Fehler- sicherheit im Sinne der EN 954-1 zu verstehen, d. h. Sinne einer mindestens 2-von-2-Redundanz.

Der Grundaktor 2 ist als elektromagnetisches Schaltgerät aus- gebildet, z. B. als Schütz. Der Grundaktor 2 ist somit bei ordnungsgemäßem Funktionieren durch Zufuhr elektrischer Ener- gie aktivierbar und durch Nichtzufuhr elektrischer Energie deaktivierbar.

Der Zusatzaktor 3 ist als modifizierter Leistungsschalter ausgebildet. Er behält bei Nichtzufuhr elektrischer Energie einen Zustand bei. Er ist durch Zufuhr elektrischer Energie deaktivierbar. Der Zusatzaktor 3 kann wahlweise durch Zufuhr elektrischer Energie oder durch Zufuhr mechanischer Energie aktivierbar sein. In jedem Fall aber bleibt der Zusatzaktor 3 bei einer ordnungsgemäßen Deaktivierung des Grundaktors 2 ak- tiviert.

Mittels der Aktoren 2,3 ist eine Last 5 mit einem Drehstrom- netz 6 verbindbar. Die Last 5 ist dabei an Ausgangsanschlüsse 7 der Schaltbaugruppe 1 angeschlossen, das Drehstromnetz 6 an Eingangsanschlüsse 8 der Schaltbaugruppe 1.

Die Aktoren 2,3 sind elektrisch in Reihe geschaltet. Die Eingangsanschlüsse 8 und die Ausgangsanschlüsse 7 sind daher nur dann elektrisch miteinander verbunden, wenn beide Aktoren 2,3 aktiviert sind. Wenn hingegen einer oder beide Aktoren 2,3 deaktiviert ist, sind die Eingangsanschlüsse 8 von den Ausgangsanschlüssen 7 elektrisch getrennt.

Die Schaltbaugruppe 1 ist in einem Gehäuse 9 angeordnet. Auf der Rückseite des Gehäuses 9 ist ein mehrpoliger Steckverbin- der 10 angeordnet. Der Steckverbinder 10 weist vier Versor- gungsanschlüsse 11 und einen Rückleitungsanschluss 12 auf.

Mittels der Versorgungsanschlüsse 11 und des Rückleitungsan- schlusses 12 ist der Schaltbaugruppe 1 elektrische Energie zuführbar. Die Zufuhr elektrischer Energie zur Schaltbaugrup- pe 1 erfolgt dabei über Verbindungsleitungen 13, die als Stromschienensystem ausgebildet sind. Die Reihenfolge der einzelnen Verbindungsleitungen 13 ist dabei in den FIG 1 bis 5 stets dieselbe.

Die Schaltbaugruppe 1 weist ferner einen Versorgungsleitung 14 auf. Die Versorgungsleitung 14 ist mit dem Grundaktor 2 elektrisch leitend verbunden und dient dem Zuführen elektri- scher Energie zum Grundaktor 2. Die Schaltbaugruppe 1 weist auch ein Verbindungselement 15 auf. Mittels des Verbindungs- elementes 15 ist genau einer der Versorgungsanschlüsse 11, hier der oberste der Versorgungsanschlüsse 11, mit der Ver- sorgungsleitung 14 elektrisch leitend verbindbar. Das Verbin- dungselement 15 ist dabei gemäß FIG 1 als Steckbrücke ausge- bildet.

Die Schaltbaugruppe 1 weist weitere Versorgungsanschlüsse 16 auf, mittels derer die Ansteuereinheit 4 mit elektrischer Energie versorgbar ist. Die weiteren Versorgungsanschlüsse 16 sind mit weiteren Verbindungsleitungen 17 elektrisch leitend verbunden. Die weiteren Versorgungsleitungen 17 können ggf. in das von den Verbindungsleitungen 13 gebildete Stromschie- nensystem integriert sein. Dies ist aber nicht zwingend er- forderlich.

Schließlich weist die Schaltbaugruppe 1 noch einen Signalan- schluss 18 auf. Über den Signalanschluss 18 ist der Ansteuer- einheit 4 ein Soll-Aktivierungszustand für den Grundaktor 2 zuführbar.

Je nach zugeführtem Soll-Aktivierungszustand steuert die An- steuereinheit 4 ein Schaltelement 19 an, das in der Versor- gungsleitung 14 angeordnet ist. Der Grundaktor 2 wird dement-

sprechend je nach Ansteuerungszustand des Schaltelementes 19 aktiviert bzw. deaktiviert.

Der Grundaktor 2 weist einen Hilfskontakt 20 auf. Der Schalt- zustand des Hilfskontakts 20 wird von der Ansteuereinheit 4 über Überwachungsleitungen 21 erfasst. Der Ansteuereinheit 4 wird somit außer dem Soll-Aktivierungszustand auch der Ist- Aktivierungszustand des Grundaktors 2 zugeführt. Schließlich wird der Ansteuereinheit 4 über Abgriffleitungen 22 der Ener- gieversorgungszustand des Grundaktors 2 zugeführt.

Im Normalbetrieb der Schaltbaugruppe 1 wird nur der Grundak- tor 2 betätigt, d. h. aktiviert bzw. deaktiviert. Der Zusatz- aktor 3 bleibt in der Regel stets aktiviert. Wenn aber der Grundaktor 2 trotz unterbrochener Energiezufuhr zum Grundak- tor 2 aktiviert bleibt, wird der Zusatzaktor 3 von der An- steuereinheit 4 durch entsprechendes Zuführen elektrischer Energie deaktiviert. Als unterbrochene Energiezufuhr zum Grundaktor 2 wird dabei gewertet, wenn das Schaltelement 19 die Energiezufuhr zum Grundaktor 2 unterbricht und/oder die über die Abgriffleitung erfasste Potentialdifferenz zwischen der Versorgungsleitung 14 und dem Rückleitungsanschluss 12 unter einer vorgegebenen Minimalspannung liegt. Alternativ könnte die Potentialdifferenz zwischen der Versorgungsleitung 14 und dem Rückleitungsanschluss 12 auch hinter dem Schalt- element 19 abgegriffen werden. In diesem Fall kann eine Un- terbrechung der Energiezufuhr zum Grundaktor 2 allein aus der abgegriffenen Potentialdifferenz abgeleitet werden.

Die Schaltbaugruppe 1'gemäß FIG 2 entspricht im wesentlichen der gemäß FIG 1. Gleiche Elemente sind daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu FIG 1 ist gemäß FIG 2 das Verbindungselement 15 aber nicht als Steckbrücke, son- dern als-mechanischer oder elektronischei-Schalter ausge- bildet. Ferner ist gemäß FIG 2 die Versorgungsleitung 14 über das Verbindungselement 15 mit dem zweiten Versorgungsan- schluss 11 von oben verbunden.

FIG 3 zeigt nun eine weitere Schaltbaugruppe 23. Die Schalt- baugruppe 23 gemäß FIG 3 ist aber-im Unterschied zu den Schaltbaugruppen 1, 1'gemäß den FIG 1 und 2-nicht als sichere Schaltbaugruppe ausgebildet. Bei ihr ist der Grundak- tor 2 fest mit dem dritten der Versorgungsanschlüsse 11 und dem Rückleitungsanschluss 12 verbunden. Auch ist der Zusatz- aktor 3 von der Ansteuereinheit 4 hier nicht ansteuerbar.

Auch die Ansteuereinheit 4 selbst muss bei der Schaltbau- gruppe 23 gemäß FIG 3 nicht als sichere Ansteuereinheit aus- gebildet sein.

Die Grundaktoren 2 der Schaltbaugruppen 1, 1', 23 gemäß den FIG 1 bis 3 werden über eine sichere Ansteuerbaugruppe 24 mit elektrischer Energie versorgt. Eine derartige Ansteuerbau- gruppe 24 ist schematisch in FIG 4 dargestellt.

Gemäß FIG 4 weist die sichere Ansteuerbaugruppe 24 eine Aus- werteeinheit 25 und eine erste, sichere Abschalteinheit 26 auf. Die sichere erste Abschalteinheit 26 ist von der Auswer-- üeeinheit 25 sicher ansteuerbar. Bei entsprechender Ansteue- -ng wird mittels der ersten Abschalteinheit 26 ein erster Ausgangsanschluss 27 von einem Eingangsanschluss 28 elekt- risch getrennt. Das Trennen des ersten Ausgangsanschlusses 27 vom Eingangsanschluss 28 kann beispielsweise dann erfolgen, wenn der sicheren Auswerteeinheit 25 über einen ersten Sig- nalgeber 29 über einen ersten Eingangskanal 30 ein Notaus- signal als erstes Abschaltsignal zugeführt wird.

Gemäß FIG 4 weist die Ansteuerbaugruppe 24 einen zweiten Aus- gangsanschluss 31 auf. Der zweite Ausgangsanschluss 31 bleibt bei einem Trennen des ersten Ausgangsanschlusses 27 vom Ein- gangsanschluss 28 mit dem Eingangsanschluss 28 elektrisch leitend verbunden.

Gemäß FIG 4 ist der zweite Ausgangsanschluss 31 mit dem Ein- gangsanschluss 28 sogar untrennbar verbunden. Prinzipiell könnte der Auswerteeinheit 25 über einen zweiten Eingangs-

kanal 32 von einem zweiten Signalgeber 33 aber ebenfalls ein Notaussignal als zweites Abschaltsignal zugeführt werden. In diesem Fall müsste die Ansteuerbaugruppe 24 eine zweite Ab- schalteinheit aufweisen. Mittels der zweiten Abschalteinheit wäre dann der zweite Ausgangsanschluss 31 vom Eingangsan- schluss 28 elektrisch trennbar. Das Trennen des zweiten Aus- gangsanschlusses 31 vom Eingangsanschluss 28 könnte dann un- abhängig vom Trennen des ersten Ausgangsanschlusses 27 vom Eingangsanschluss 28 erfolgen.

Gemäß FIG 4 weist die Ansteuerbaugruppe 24 ferner weitere Ausgangsanschlüsse 34 auf. Zwischen den weiteren Ausgangsan- schlüssen 34 und dem Eingangsanschluss 28 sind weitere siche- re Abschalteinheiten 35 angeordnet. Die weiteren Abschaltein- heiten 35 sind von der Auswerteeinheit 25 unabhängig vonein- ander, unabhängig von der ersten Abschalteinheit 26 und ggf. auch unabhängig von der zweiten Abschalteinheit ansteuerbar.

Mittels der weiteren Abschalteinheiten 35 sind die weiteren Ausgangsanschlüsse 34 daher einzeln vom Eingangsanschluss 28 elektrisch trennbar.

Schließlich weist die Ansteuerbaugruppe noch einen weiteren Eingangsanschluss 36 auf, der mit einem Rückleitungsanschluss 37 verbunden ist.

Die Ausgangsanschlüsse 27,31 und 34 sowie der Rückleitungs- anschluss 37 sind wie bei den Schaltbaugruppen 1, 1', 23 zu einem mehrpoligen Steckverbinder 38 zusammengefasst. Schließ- lich weist die Ansteuerbaugruppe 24 noch zwei Einspeisean- schlüsse 39 auf, mittels derer die Auswerteeinheit 25 und die weiteren Verbindungsleitungen 17 mit elektrischer Energie versorgbar sind.

Die Zuordnung, welche der Ausgangsanschlüsse 27,34 bei Vor- liegen welcher der Notaussignale vom Eingangsanschluss 28 ge- trennt werden, kann wahlweise fest oder programmierbar sein.

FIG 5 zeigt nun schematisch den Aufbau des gesamten Baugrup- pensystems. Gemäß FIG 5 besteht das Baugruppensystem aus ei- ner Ansteuerbaugruppe 24 gemäß FIG 4, einer Schaltbaugruppe 1 gemäß FIG 1, einer Schaltbaugruppe 1'gemäß FIG 2 und einer Schaltbaugruppe 23 gemäß FIG 3. Die Ausgangsanschlüsse 27,31 und 34 der Ansteuerbaugruppe 24 sowie der Rückleitungsan- schluss 37 der Ansteuerbaugruppe 24 sind über die Verbin- dungsleitungen 13 mit den entsprechenden Versorgungsanschlüs- sen 11 und den Rückleitungsanschlüssen 12 der Schaltbaugrup- pen 1, 1', 23 elektrisch leitend verbunden. Die Verbindungs- leitungen 13 sind, ggf. zusammen mit den weiteren Verbin- dungsleitungen 17, als Stromschienensystem ausgebildet.

Über den ersten Ausgangsanschluss ist die sichere Schaltbau- gruppe 1 sicher abschaltbar. Über den direkt darunter ange- ordneten weiteren Ausgangsanschluss 34 ist die andere sichere Schaltbaugruppe 1'sicher abschaltbar. Über den zweiten Aus- gangsanschluss 31 ist die unsichere Schaltbaugruppe 23 mit elektrischer Energie versorgbar. Die betriebsmäßigen Schalt- signale werden den Schaltbaugruppen 1, 1', 23 von einer Steu- ereinheit 40 über Signalleitungen 41 zugeführt. Den Eingangs- anschlüssen 28,36 und den Einspeiseanschlüssen 39 der An- steuerbaugruppe 24 werden über Einspeiseleitungen 42 Versor- gungsspannungen zugeführt.