CN109565250A - 软启动器、运行方法和开关*** - Google Patents

软启动器、运行方法和开关*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种软启动器(10)，用于切换至少一个主电流路径(12、14、16)，主电流路径分别包括具有半导体开关(22)的旁路电路(20)，其中软启动器(10)具有用于操纵旁路电路(20)的控制单元(40)并且控制单元(40)设有控制信号输入端(44)。提出，控制单元(40)具有单独的安全信号输入端(42)。

Description

软启动器、运行方法和开关***
技术领域
本发明涉及一种用于运行电动机的软启动器和配属的运行方法。本发明还涉及一种固件，其设计用于在合适的软启动器中转用根据本发明的运行方法。本发明还涉及一种基于相应的软启动器的开关***。
背景技术
西门子公司的订货号为GWA 4NEB 535 2195-01DS 06的手册“软启动器3RW44-设备手册版本10/2010”公开了一种用于运行电动机的软启动器。软启动器在每个主电流路径中都具有旁路电路，旁路电路由机电开关和并联的半导体开关构成，它们能通过控制单元操纵。这种软启动器可以与接触器组合，以便由此确保电动机的安全运行。软启动器与接触器的组合形成开关***并且适用于提供安全完整性等级SIL2。在软启动器与两个接触器的组合中，实现了安全完整性等级SIL3。
发明内容
在自动化技术中，需要提供高度安全性和紧凑性的开关***。此外，希望降低部件和组件数量，以确保高度的成本效益。本发明的目的是提供一种软启动器和配属的开关***，它们改进了上述方面中已知的软启动器和开关***。
该目的通过一种软启动器实现，该软启动器连接在至少一个主电流路径处，通过该主电流路径为电动机供电。软启动器设计用于中断和关闭供电，以便允许电动机的常规运行。在一个或多个主电流路径中，分别布置一个旁路电路，其包括半导体开关。与半导体开关并联地安装有电磁开关，例如继电器，其在闭合状态下允许电动机的几乎无磨损的持续运行。半导体开关例如设计为反并联布置的晶闸管，其适于实现无电弧开关并实现相位截止控制(Phasenanschnittsteuerung)或后沿相位控制(Phasenabschnittsteuerung)。例如，通过相位截止控制或后沿相位控制可以提供电动机的受控的惰性运转功能(Auslauffunktion)。为了运行至少一个旁路电路，软启动器设有控制单元，该控制单元设计用于将操纵指令和/或点火指令输出到机电开关和半导体开关处。另外，控制单元配备有控制信号输入端，通过该控制信号输入端可以接收运行控制信号。在此，运行控制信号是由用户或更高级的控制实例(例如可编程逻辑控制器(＝SPS))生成的控制信号，以便引起或执行电动机的期望运行。根据本发明，控制单元还具有单独的安全信号输入端，通过该安全信号输入端可以接收安全信号。在此，安全信号可以来自安全导向的电路或控制器，例如来自安全导向的报告设备，例如紧急停机或紧急停止开关、位置开关、防护门、灯箱、光栅或光幕。
如果在发生故障时，即***满足所要求的功能的能力终止时，***转变到所限定的安全***状态中，那么***是安全导向的。安全导向也被称为“故障安全(fails safe)”。
根据本发明的用于接收安全信号的安全信号输入端是控制单元的安全导向的输入端。控制单元实施内部测试，以识别安全信号输入端处的故障。以这种方式，确保了到达安全信号输入端的安全信号被控制单元正确地接收，该安全信号反映出存在危险情况。为此，控制单元可以将测试模式施加到安全信号输入端上并通过输出端回读，测试模式例如是所谓的位模式测试(如明和/或暗测试)。将如此获得的值与额定值进行比较，从而可以识别安全信号输入端处的故障。
尽管用于接收运行控制信号的控制信号输入端在一定程度上也能承受故障检测和防错措施，但是控制信号输入端通常不足以在所有情况下确保设施的安全关断。与用于接收运行控制信号的“简单”控制信号输入端不同，本发明的术语“用于接收安全信号的安全信号输入端”是指具有至少满足ISO 13849-1的类别2或类似安全要求的安全功能的信号输入端。
因此，根据本发明的软启动器适合于，利用反映用户意图的运行控制信号和反映存在危险情况的安全信号，单独地考虑两个与运行相关的信息。根据本发明的软启动器具有高度安全性并且在与电动机直接连接的情况下达到符合IEC 61508标准的安全完整性等级SIL 2。因此，不需要现今必需的软启动器与附加的接触器的组合以达到SIL 2。因此，根据本发明的软启动器在减少了组件和部件数量的情况下达到至少不变的安全性水平。
在根据本发明的软启动器的优选实施方式中，安全信号输入端承受明和/或暗测试。在此，测试模式，例如所谓的位模式测试可以施加到安全信号输入端上并通过输出端回读。将如此获得的值与额定值进行比较，从而可以识别故障。在此，这种安全信号输入端的实施取决于组件的期望安全级别。
在根据本发明的软启动器的优选实施方式中，到达安全信号输入端的安全信号由信号输出端发送，该信号输出端承受明和/或暗测试。在此，安全信号输入端可能从故障安全的输出模块、特别是数字输出模块接收安全信号。这种故障安全的输出电路例如用作工业自动化技术、特别是过程自动化中的故障安全的***组件。在这种故障安全的***组件中，只有在输出端无故障时才允许输出过程值。为此目的，通常测试输出端。在此，施加测试模式(例如所谓的位模式测试)并通过输入端回读。将如此获得的值与额定值进行比较，从而可以识别故障。这种输出端的实施取决于组件的期望安全级别。
优选地，安全信号与“正常”运行控制信号的不同之处在于，安全信号由安全导向的电路或控制器发送。安全导向的电路或控制器通过例如冗余的信号处理通道、常规自检等措施而构造成自身故障安全的。
在根据本发明的软启动器的优选实施方式中，设置用于接收安全信号的安全信号输入端是故障安全的输入模块，特别是数字输入模块。这种安全信号输入端的实例是西门子公司的SIMATIC控制***的故障安全数字输入模块F-DI(＝Failsafe Digital Input)。数字输入模块F-DI接收例如来自数字输出电路、西门子公司SIMATIC控制***的故障安全的数字输出模块F-DO(＝Failsafe Digital Output)的安全信号。在此，F-DO输出模块在规定的时间点、例如每隔15分钟执行一次位模式测试。在此，组件将多个位模式施加到其输出端上，以识别故障(例如短路、接地短路或接地故障)。位模式测试可以包括暗和/或明测试。与此并行地，F-DI输入模块在规定的时间点、例如每隔15分钟执行一次位模式测试。在此，组件将多个位模式施加到其输入端上，以识别故障(例如短路、接地短路或接地故障)。位模式测试可以包括暗和/或明测试。
在根据本发明的软启动器的优选实施方式中，控制单元设计用于检测和检查来自安全信号输入端的安全信号和来自控制信号输入端的运行控制信号。安全信号和运行控制信号可以分别仅占用两种状态。在一个状态中，命令所连接的电动机运行，而在另一个状态中，命令电动机的运行停止。控制单元适于识别安全信号和运行控制信号的内容。如果识别到安全信号和/或运行控制信号命令电动机的运行停止，则控制单元设计用于利用中断至少一个主电流路径来作出响应。通过输出对应的去激活指令来执行中断。例如，通过中断主电流路径来实现“安全转矩关闭(Safe Torque off)”类型的电动机停止，缩写为STO。替代地，通过去激活指令引起惰性运转序列。安全信号和运行控制信号的检测以简单的方式将安全导向的功能集成到根据本发明的软启动器中。这种设计允许高度模块化，因此软启动器可以容易地应用为在改装现有开关***时的替换部件。
此外，在根据本发明的软启动器中，控制单元可以对于每个存在的主电流路径具有至少一个测量信号输入端，信号从测量件通过该测量信号输入端传输到控制单元。在此，测量件布置在旁路电路的部件上并提供旁路电路的至少一个运行参数。旁路电路的运行参数可以是，例如，主电流路径之一中的电流、在打开状态下施加在旁路电路上的电压、半导体开关的驱控信号、特别是点火指令、和/或机电开关的驱动器的激活信号。通过这种测量件，可以直接检测旁路电路的运行状态。这确保了关于是否也达到由控制单元预定的运行状态的监控以及可选的故障诊断。总之，由此扩大了根据本发明的软启动器的可行功能范围。
在本发明的另一实施方式中，控制单元与反馈单元连接，该反馈单元设计用于将反馈信号输出到软启动器外部的部件。在此，反馈信号优选是二进制的并且对应于开关状态，其存在于相应的旁路电路中。控制单元适合于，从当前信号(即运行控制信号、安全信号、至少一个运行参数和/或运行参数的组合)得出半导体开关的运行状态并将运行状态作为二进制信号输出到反馈单元。例如，主电流路径中的现有电流表示旁路电路的闭合状态。旁路电路上的现有电压又表示旁路电路的打开状态。另外，电磁开关的驱动器的激活信号表示旁路电路的期望的持续运行。这种激活信号例如是线圈的供电。半导体开关的现有驱动信号，例如对晶闸管的点火指令表示旁路电路的期望的相位截止控制。多个这种运行参数中的组合使得能够以高度安全性确定相应的旁路电路的运行状态。因此，相应的反馈信号以抽象的形式形成接触器中的强制引导的信号触头的功能并且具有与其相同的功能范围。这也包括报告通过循环测试识别到的故障。由此，根据本发明的软启动器可以容易地集成到现有的开关***中，并且可以在不修改的情况下与上级的控制实例，例如可编程逻辑控制器耦合。在降低了硬件成本的情况下，软启动器提供广泛的功能范畴并且在此结构紧凑且经济实惠。
特别优选地，反馈单元设计为继电器，其具有强制耦合的开关触头并连接到两个电流路径。根据由反馈信号报告的状态，由此在两个连接的电流路径中产生对应信号。在此，继电器的电流路径中的至少一个与控制单元相连。因此，在继电器中产生对应于反馈信号的镜像信号，其被输送回控制单元处。控制单元适用于检查镜像信号与自己得出的运行状态的一致性或差异。因此，控制单元能够检查软启动器的至少一个旁路电路的报告给外部部件的运行状态是否正确。由此，在其中使用了根据本发明的软启动器的开关***中，可以避免由于上级控制实例或用户导致的操纵错误。总体上，根据本发明的软启动器进一步增强了可实现的安全性水平。
在所要求保护的软启动器的优选实施方式中，附加的半导体开关与相应的旁路电路串联地布置在至少一个主电流路径中。替代地或补充地，在至少一个主电流路径中也可以布置附加的机电开关，其与相应的旁路电路串联。在此，产生硬件冗余，硬件冗余使得根据本发明的软启动器进一步提高了可靠性水平。例如，由此可以补偿旁路电路中的半导体开关或机电开关的失效。所要求保护的软启动器结构紧凑并且因此为诸如机电开关和半导体开关的附加硬件部件提供了足够的空间，从而可以在空间需求不变的情况下实现更高的安全性水平。
此外，软启动器还可以配备集成的评估开关设备。根据本发明的解决方案是节省空间的，因此可以轻松地集成评估开关设备。
所基于的目的也通过一种用于电动机的运行方法来实现，该电动机借助软启动器来驱控。软启动器具有控制单元，利用该控制单元可以操纵旁路电路，该旁路电路布置在至少一个主电流路径中。在此，至少一个主电流路径为电动机提供能量。旁路电路具有半导体开关，可以与半导体开关并联地布置有机电开关。根据本发明的方法设计用于通过软启动器安全地运行电动机，并且包括第一方法步骤，其中存在电动机的持续运行。在旁路电路中具有机电开关的软启动器的情况中，机电开关在持续运行中连接在至少一个主电流路径中并且并联的半导体开关打开。在另一方法步骤中，通过控制单元的控制信号输入端接收运行控制信号，其指定了电动机的运行或停止。在与接收运行控制信号连续的或者并行的下一方法步骤中，通过控制单元的单独安全信号输入端接收安全信号。安全信号还设计用于指定电动机的运行或电动机的运行停止。在此，安全信号由安全导向的报告设备产生，报告设备例如是紧急停止开关、光栅、安全开关设备或F-SPS(F-SPS＝故障安全SPS)。
在下一方法步骤中，检测并检查运行控制信号和安全信号。只要运行控制信号和安全信号同时命令电动机的一个指令，就维持电动机的持续运行。在随后的方法步骤中，当通过安全信号和/或运行控制信号命令运行停止时，将去激活指令输出到旁路控制器。在此，去激活指令可以包括用于关闭机电开关的指令和/或对半导体开关的相应一系列指令。补充地或替代地，对旁路电路的去激活指令还可以包括禁止对半导体开关的点火指令或命令受控的惰性运转序列。
在根据本发明的方法中，除了运行控制信号之外还同时提供安全信号并且直接在其控制单元中进行评估。实现了高功能性的集成，并达到符合IEC 61508的SIL 2安全完整性等级。可省略用于达到安全完整性等级SIL2的额外接触器。所要求保护的运行方法可以在软启动器中简单且经济地转用。
在根据本发明的运行方法的优选实施方式中，在随后的方法步骤中将激活指令输出到旁路电路，从而电动机重新投入运行。当分别同时接收到电动机的一个运行指令作为安全信号和运行控制信号时，控制单元输出激活指令。优选地，当识别到运行控制信号从停止指令到运行指令的转变时，控制单元输出激活指令。由此防止了例如电动机通过紧急停止开关或光栅被去激活以及然后在紧急停止开关或光栅复位之后实现不受控制的重启。运行控制信号从停止指令到运行指令的转换表示由用户或上级控制实例执行的有针对性的控制干预，从而也由此确保了高度的安全性。
在根据本发明的运行方法的特别优选的实施方式中，至少一个运行参数是主电流路径之一中的电流、旁路电路上的电压、半导体开关的驱控信号、机电开关的驱动器的激活信号和/或半导体开关的点火信号。
此外，在根据本发明的运行方法中，基于至少一个运行参数或旁路电路的运行参数的组合，可以得出反馈信号，其表示旁路电路的运行状态。反馈信号通过反馈单元转发到软启动器外部的部件处。此外，在反馈单元中，可以生成镜像信号，其对应于反馈信号。镜像信号被输送回控制单元，从而可以监视至少一个旁路电路的从外部报告的状态。由此进一步提高了所取得的安全性水平。
所基于的目的同样通过一种开关***实现，该开关***设计用于切换至少一个主电流路径，通过该主电流路径为电动机供应能量。开关***包括安全开关设备，其与机电开关设备(例如接触器)共同作用。在此，机电开关设备连接到至少一个主电流路径处并且与根据上述实施方式之一的软启动器串联连接。通过机电开关设备，在根据本发明的开关***中实现硬件容错1，从而确保安全完整性等级SIL 3。如目前在关于SIL 3的现有技术中所要求的第二机电开关设备在根据本发明的开关***中是不必要的。由此，在减少构件数量和减少空间需求的情况下，所要求保护的开关***提供了更高的安全性水平。根据本发明的开关***的简单性和紧凑性允许简单和经济的生产。另外，安全开关设备的指令输出端可以与运行控制件连接，利用该运行控制件产生运行控制信号。因此，来自安全开关设备的激活或去激活指令经由控制信号输入端处的运行控制件到达根据本发明的软启动器。同样，安全开关设备的指令输出端与软启动器的安全输入端直接相连。另外，安全开关设备的第二指令输出端可以与机电开关设备直接相连。由此，实现了至少一个主电流路径的冗余电路。由此实现的冗余和多样性此时确保了SIL 3安全完整性等级。
所基于的目的也由一种程序实现，该程序设计用于在具有存储器和算术单元的控制单元中存储和执行。根据本发明，该程序被设计用于，在软启动器处以上述实施方式中的至少一个来执行根据本发明的运行方法。根据本发明的解决方案基本上通过编程来转用，使得根据本发明的运行方法的功能性扩展仅受到最低的硬件限制。因此，根据本发明的解决方案是通用的和可扩展的。
附图说明
下面参考附图中的各个实施方式更详细地解释本发明。在本领域背景知识的框架内，各个实施方式的特征可以轻松地彼此组合。图中分别示出
图1是根据本发明的开关***的第一实施方式，其具有软启动器；
图2是根据本发明的开关***的第二实施方式，其具有软启动器和机电开关设备；
图3是根据本发明的运行方法的第一实施方式的时间-参数表；
图4是根据本发明的运行方法的第二实施方式；
图5是根据本发明的开关***的第三实施方式，其具有软启动器。
具体实施方式
图1中示出了开关***70的第一实施方式，其具有根据本发明的软启动器10。软启动器10连接到电动机18的三相电源的三个主电流路径12、14、16。在软启动器10中，主电流路径12、14、16中的每个都分配有旁路电路20，旁路电路分别包括半导体开关22和机电开关26。在图1的实施方式中，半导体开关22设计为反并联地布置的一对晶闸管24。在图1中，机电开关26设计为继电器。半导体开关22和机电开关26中的每一个都与控制单元40连接，控制单元控制运行中的软启动器10。控制单元40设计用于将点火指令21发送到半导体开关22并且将操纵指令25发送到机电开关26。点火指令21和操纵指令25分别打开和关闭半导体开关22和机电开关26。在电动机18的持续运行中，机电开关26闭合并且半导体开关22打开。半导体开关22用于控制电动机18的限定的启动序列和惰性运转序列。在控制单元40中，程序80存储在存储器82中并且可以通过运算单元84执行。程序80尤其设计用于借助半导体开关22实现相位截止控制或后沿相位控制。
此外，每个主电流路径12、14、16都分配有设计成互感器28的测量件27，该测量件设计用于检测和/或测量主电流路径12、14、16之一中的电流。测量件27中的每个都通过测量信号输入端41与控制单元40耦合。控制单元40中的程序80设计用于接收和评估由测量件27检测的运行参数之一，即尤其是主电流路径12、14、16中的电流。
另外，控制单元40配设有控制信号输入端44，通过控制信号输入端接收运行控制信号54。运行控制信号54由位于软启动器10外部的运行控制件46产生。通过运行控制信号54在所计划的运行流程的框架内(例如程序运行或用户主动干预)控制电动机18。根据本发明，控制单元40配备有单独的安全信号输入端42，通过该安全信号输入端接收安全信号52。安全信号52由安全导向的报告设备48产生，该报告设备例如是紧急停止开关或光栅。根据本发明，软启动器10设计用于在运行期间检查运行控制信号54和安全信号52：这些信号52、54中的至少一个是否指定了电动机18的运行停止。控制单元40还设计用于，在考虑经由测量信号输入端41接收的数据的情况下，识别旁路电路20的当前状态。借助于反馈单元50可以生成反馈信号56，其反映至少一个旁路电路的开关状态。反馈信号56被发送到外部，从而未示出的自动化***的其他部件可以接收该信息。在反馈单元50中，基于反馈信号56生成与其对应的镜像信号58。镜像信号58又可以由控制单元40评估。由此，可以识别在相应的旁路电路20的当前运行状态与反馈信号56中所示的运行状态之间的一致性或可能的差异。
图2中示出了开关***70的第一实施方式，其具有根据本发明的软启动器10。软启动器10连接到电动机18的三相电源的三个主电流路径12、14、16。在软启动器10中，为主电流路径12、14、16中的每个都分配有旁路电路20，旁路电路分别包括半导体开关22和机电开关26。在图2的实施方式中，半导体开关22设计为反并联地布置的一对晶闸管24。在图2中，机电开关26设计为继电器。半导体开关22和机电开关26中的每一个都与控制单元40连接，控制单元控制运行中的软启动器10。控制单元40设计用于将点火指令21发送到半导体开关22并且将操纵指令25发送到机电开关26。点火指令21和操纵指令25分别打开和关闭半导体开关22和机电开关26。在电动机18的持续运行中，机电开关26关闭，并且半导体开关22打开。半导体开关22用于控制电动机18的限定的启动阶段和惰性运转阶段。在控制单元40中，程序80存储在存储器82中并且可以通过运算单元84执行。程序80尤其设计用于通过半导体开关22实现相位截止控制或后沿相位控制。
此外，每个主电流路径12、14、16都分配有设计为互感器28的测量件27，该测量件设计用于检测和/或测量主电流路径12、14、16之一中的电流。测量件27中的每个通过测量信号输入端41与控制单元40耦合。控制单元40中的程序80设计用于接收和评估由测量件27检测的运行参数之一，即尤其是主电流路径12、14、16中的电流。
另外，控制单元40配设有控制信号输入端44，通过控制信号输入端接收运行控制信号54。运行控制信号54由位于软启动器10外部的运行控制件46产生。通过运行控制信号54在所计划的运行流程的框架内(例如程序运行或用户主动干预)控制电动机18。运行控制件46又可以通过安全开关设备30经由第一指令输出端34来驱控。安全开关设备30还设计用于从安全导向的报告设备48接收安全信号52，报告设备例如是紧急停止开关或光栅。安全信号52经由安全信号输入端42从安全开关设备30发送到控制单元40。安全开关设备30具有第二指令输出端36，通过该第二指令输出36驱控机电开关设备32，该机电开关设备32在图2中设计为接触器。当安全开关设备30经由安全导向的报告设备48和/或运行控制件46获得相应的指令时，则经由第二指令输出端36输出用于打开或闭合机电开关设备32的开关指令55。在此，开关指令55在正常情况下与旁路电路20中的点火指令21和操纵指令25一致。通过机电开关设备32，图2中描绘的开关***70实现至少为一的硬件容错。由此，根据图2的开关***70达到安全完整性等级SIL 3。
根据本发明，软启动器10设计用于在运行期间检查运行控制信号54和安全信号52：这些信号中的至少一个是否指定了电动机18的运行停止。控制单元40还设计用于，在考虑经由测量信号输入端41接收的数据的情况下，识别旁路电路20的当前状态。借助反馈单元50可以产生反馈信号56，其反映至少一个旁路电路的开关状态。反馈信号56被发送到外部，从而未示出的自动化***的其他部件可以接收该信息。在反馈单元50中，基于反馈信号56生成与其对应的镜像信号58。镜像信号58又可以由控制单元40评估。由此，可以识别在相应的旁路电路20的当前运行状态与反馈信号56中示出的运行状态之间的一致性或可能的差异。
图3示出了根据本发明的运行方法100的第一实施方式的时间-参数表，该运行方法用于具有根据本发明的软启动器10的电动机18。在图3的上部区域中，水平轴形成时间轴61并且竖轴形成参数轴62，通过它们示出了转速63的变化曲线。在图3的下部，竖轴是状态轴64，其表示信号52、54的内容。时间轴61在图3的下部区域中与上部区域中是相同的。在方法100中，根据图3，在第一方法步骤110中，首先存在电动机18的持续运行阶段74。在持续运行阶段74中，安全信号52和运行控制信号54具有高状态，其在图3中代表用于电动机18的运行指令。在持续运行阶段74期间，第二和第三方法步骤120、130并行运行。在第二方法步骤120中接收运行控制信号54，并且在第三方法步骤130中接收安全信号52。在也并行运行的第四方法步骤140中，检测安全信号52和运行控制信号54，并检查这些信号52、54中的至少一个是否命令电动机18的运行停止。
持续运行阶段74以安全触发65结束，其中安全信号52呈现低状态。在根据图3的实施方式中，低状态代表用于电动机18的停止指令。随后在第五方法步骤150中，控制单元40将相应的去激活指令发送到软启动器10的未详细示出的旁路开关20处并因此中断电动机18的供电。在随后的惰性运转阶段75中，电动机18的转速63下降。在惰性运转阶段75中，安全信号52保持在低状态，并且运行控制信号54保持在高状态。惰性运转阶段75通过安全重置66结束，通过安全重置，安全信号52再次呈现高状态。这在决定安全触发65的事件又被取消时发生。在重新激活阶段76中，其中运行控制信号54和安全信号52再次重新处于高状态，转速63继续减小。在重新激活阶段76期间，发生控制重置67，其中运行控制信号54对于重置持续时间69被控制为低状态。重置持续时间69由下降信号边沿71和上升信号边沿73限界。临时低状态72的结束也形成重新激活阶段76的结束。
在根据图3的方法100中，仅当在出现安全触发65之后运行控制信号54还具有至少一个上升信号边沿73时，才在第六方法步骤160中将激活指令发送到软启动器10的至少一个旁路电路20。由于因此所使用的重新启动68，开始重新启动阶段77，其中电动机18的转速63增加。
图4中示意性示出了根据本发明的运行方法100的第二实施方式的流程图。运行方法100从第一方法步骤110出发，在该第一方法步骤中存在持续运行阶段74。在第二和第三方法步骤120、130中，运行控制信号54和安全信号52由软启动器10的未详细示出的控制单元40接收。然后，在下一个第四方法步骤140中检查这两个信号52、54：这些信号52、54中的至少一个是否命令了借助软启动器10去激活电动机18。根据第四方法步骤140中的检查，运行方法100的流程在第一分支145中分支出。当运行控制信号54和安全信号52命令电动机18的运行时，则发生回到第一方法步骤110的返回146，并且维持持续运行阶段74。
然而，当在第一分支145中，信号52、54中的至少一个命令电动机18的运行停止时，则在第五方法步骤150中，将去激活指令发送到至少一个旁路电路20并且通过中断电动机18的供电来引发惰性运转阶段75。由此出发，在运行方法100中没有其他事件的情况下，电动机18到达稳定的最终状态170，其中电动机18的转速63达到零。
此外，在由第五方法步骤150引发的惰性运转阶段75期间，在第二分支152中检查安全信号52是否再次命令电动机18的运行。当安全信号52对应于停止指令时，发生到第五方法步骤150的返回161。当安全信号52对应于运行指令时，在第三分支153中检查运行控制信号54。当运行控制信号54对应于停止指令时，发生到第五方法步骤150的返回163。然而，当运行控制信号54对应于运行指令时，例如由于运行控制信号54的未详细示出的上升边沿73，则发生第六方法步骤160。在第五方法步骤150之后的检查安全信号52和运行控制信号54的状态的时段，形成方法100的重新激活阶段76。
在第六方法步骤160中，通过控制单元40将激活指令输出到未详细示出的至少一个旁路电路20，并且因此恢复电动机18的供电。在经历重新启动阶段77之后，运行方法100再次达到持续运行状态74并且经由总返回185返回到初始状态、第一方法步骤110。
图5示出了所要求保护的开关***70的第三实施方式的结构的一部分，其具有根据本发明的软启动器10。软启动器10具有旁路电路20，其具有机电开关26和半导体开关22。机电开关26设计为经由线圈49驱动的继电器。机电开关26的激活和去激活通过操纵指令25进行，通过操纵指令接通和断开线圈49的通电。半导体开关22由未详细示出的反并联布置的晶闸管24构成。软启动器10的控制单元40经由多个测量信号输入端41与旁路电路20连接，并且利用因此检测到的运行参数获得关于旁路电路20的各个部件的状态的信息。连接到旁路电路20的主电流路径12、14、16设有测量件27，该测量件设计为互感器28。通过互感器28，检测主电流路径12、14、16中的电流，并将相应的测量信号发送到控制单元40的处理单元43。通过互感器28可以检测是否成功地执行通过主电流路径12、14、16供电的电动机18的去激活。
处理单元43还具有测量件27，利用该测量件可以检测旁路电路20处的截止电压53。截止电压53在机电开关26和半导体开关22的打开状态下达到最大值。在旁路电路20的闭合状态下，所测量的截止电压53基本上为零。因此，也可以通过截止电压53来检测旁路电路20的状态。此外，发送到半导体开关22的点火指令21和发送到机电开关26的操纵指令25经由测量信号输入端41分别被报告到处理单元43。此外，通过测量信号输入端41可以检测线圈49的线圈电压51。控制单元40适合于，对经由测量信号输入端41报告的信息进行如下评估：旁路电路20中存在哪种状态。通过组合来自不同测量信号输入端41的多种信息，存在冗余检测，从而始终可以安全地操纵旁路电路。
基于经由测量信号输入端41提供的运行参数在控制单元40中得出的状态被报告到反馈单元50，反馈单元包括两个电流路径57。从反馈单元50输出反馈信号56，其对应于旁路电路20的当前状态。借助于反馈单元50中的电流路径57之一，产生镜像信号58，其在正常情况下与反馈信号56对应。镜像信号58被回送到处理单元43。由此，控制单元40检查向外发送到安全开关设备30的反馈信号56。处理单元43还经由安全信号输入端42获得安全信号52，并且经由控制信号输入端54获得来自运行控制件46的运行控制信号54。运行控制件46又与安全开关设备30共同作用以传递运行控制信号54。安全开关设备30又与机电开关设备32耦合，该机电开关设备可以经由开关指令55被置于打开和闭合状态。

Claims (15)

1.一种软启动器(10)，用于切换至少一个主电流路径(12、14、16)，所述主电流路径分别包括具有半导体开关(22)的旁路电路(20)，其中，所述软启动器(10)具有用于操纵所述旁路电路(20)的控制单元(40)，并且所述控制单元(40)具有用于接收运行控制信号(54)的控制信号输入端(44)，其特征在于，所述控制单元(40)具有用于接收安全信号(52)的单独的安全信号输入端(42)。
2.根据权利要求1所述的软启动器(10)，其特征在于，所述控制单元(40)设计用于检验来自所述安全信号输入端(42)的安全信号(52)和来自所述控制信号输入端(44)的运行控制信号(54)。
3.根据权利要求1或2所述的软启动器(10)，其特征在于，所述控制单元(40)对于每个主电流路径(12、14、16)都具有至少一个测量信号输入端(41)，所述测量信号输入端设计用于分别与一个测量件(27)耦合，所述测量件用于检测所述旁路电路(20)的至少一个运行参数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的软启动器(10)，其特征在于，所述控制单元(40)与反馈单元(50)连接，所述反馈单元设计用于输出反馈信号(56)，所述反馈信号对应于所述旁路电路(20)的当前开关状态。
5.根据权利要求4所述的软启动器(10)，其特征在于，所述反馈单元(50)包括具有强制耦合的开关触点的继电器，所述继电器连接到两个电流路径(57)上，其中所述电流路径(57)中的至少一个电流路径与所述控制单元(40)电连接以用于传输镜像信号(58)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的软启动器(10)，其特征在于，在至少一个所述主电流路径(12、14、16)中布置有与相应的所述旁路电路(20)串联的附加半导体开关(23)，或者在至少一个所述电流路径中布置有与相应的所述旁路电路(20)串联的附加机电开关(29)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的软启动器(10)，其特征在于，所述控制单元(40)与评估开关设备连接。
8.一种用于借助软启动器(10)对于电动机(18)的运行方法(100)，所述软启动器具有控制单元(40)，并且所述软启动器与至少一个电流路径(12、14、16)连接，所述电流路径具有带有半导体开关(22)的旁路电路(20)，所述方法包括以下步骤：
a)持续运行所述电动机(18)；
b)通过所述控制单元(40)的控制信号输入端(44)接收运行控制信号(54)；
c)通过所述控制单元(40)的单独的安全输入端(44)接收安全信号(52)；
c)检查所述运行控制信号(54)和所述安全信号(52)；
d)当在步骤c)中识别到所述安全信号(52)和/或所述运行控制信号(52)命令运行停止，则将去激活指令输出到所述旁路电路(20)处。
9.根据权利要求8所述的运行方法(100)，其特征在于，在下一步骤e)中，当接收到接通指令作为所述安全信号(52)并且检测到所述运行控制信号(54)从关断指令到接通指令的转变(73)时，将激活指令输出到所述旁路电路(20)处。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的运行方法(100)，其特征在于，利用所述旁路电路(20)的至少一个运行参数校准安全信号(52)和/或运行控制信号(54)，并且当识别到在所述至少一个运行参数与所述安全信号(52)和/或所述运行控制信号(54)之间的差异时，输出去激活指令。
11.根据权利要求10所述的运行方法(100)，其特征在于，在反馈单元(50)中由所述旁路电路(20)的所述至少一个运行参数得出反馈信号。
12.根据权利要求11所述的运行方法(100)，其特征在于，通过所述反馈单元(50)产生与所述反馈信号(56)对应的镜像信号(58)，所述镜像信号输出到所述控制单元(40)处。
13.一种开关***(70)，用于切换至少一个主电流路径(12、14、16)的，所述主电流路径与电动机(18)连接，所述开关***(70)包括安全开关设备(30)、机电开关设备(32)和根据权利要求1至7中任一项所述的软启动器(10)。
14.根据权利要求13所述的开关***(70)，其特征在于，所述安全开关设备(30)的指令输出端(34、36)与所述软启动器(10)的所述控制单元(40)的运行控制件(46)和安全信号输入端(42)连接。
15.一种程序(80)，用于在具有存储器(82)和运算单元(84)的控制单元(40)中存储和执行，其特征在于，所述程序(80)设计用于在软启动器(10)中执行根据权利要求8至12中任一项所述的运行方法(100)中的至少一种。
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