[实用新型]多真空接触器控制系统

说明书

关于联邦政府资助研发的申明

相关申请的交叉引用

技术领域

本发明总体上涉及中压真空接触器，并且特别涉及用于控制和同步真空接触器的控制系统。

背景技术

真空接触器通常包括三个断路器或者通过一种机械连接由一个电磁组件操作的真空瓶。这样的真空接触器经受各种不利的气候条件并具有相对长的电气和机械寿命。每个阻断器由两个触头组成，这两个触头利用一个金属波纹管封闭在一个陶瓷壳体中。一个上触头安装到一个固定轴上而一个下触头安装到一个可移动的轴上。每一个接触器与被调配为打开和关闭接触器触头的一个控制模块相通信。中压真空接触器被设计为在2,400-15,000伏特范围内运行并且可以与各种交流负载一起使用，包括三相电动机、变压器、电力电容器和电阻性加热负荷。

真空接触器通常包括与其相互通信的微处理器“控制器”并且被配置为允许接触器受控，例如，从远处由沿着一个控制网络发送的数字信号进行控制。典型地，这些控制网络为低层的控制网络，该控制网络基于控制器局域网标准(CAN)具有限数量的节点，例如设备网(DeviceNet)。鉴于此原因，一个控制系统和真空接触器控制器之间的通信通常限于简单的开和关指令。时序可以通过一个可编程逻辑控制器(PLC)来控制。

例如接触器这样的用于电气开关装置的控制系统在业界普遍为人所知。例如，授予Mueller等人的美国专利第5,506,485号中所披露的系统以及授予Early等人的5,610,579披露了用于电气开关的控制系统。典型地，在PLC之间进行通信的控制网络是低层的控制网络，例如DeviceNet，这些低层控制网络提供简单的接口电路但是仅能够连接有限个基于CAN标准(最初用于汽车)的节点。一个控制系统和真空接触器控制器之间的DeviceNet通信适合于简单的开和关指令。然而，前述的几个系统适合于采用相对低的电压的开关装置来使用。因此，希望有一种用于操作相对更高电压的开关装置的系统。

在中压电动机以及类似设备的控制中，有可能希望提供多个真空接触器的高速同步或者其他要求进行高速通信的操作。通过如控制网(ControlNet)或以太网工业协议(EthemetIP)这样较高速度的控制网络实现这种高速通信是可能的，但这些网络需要相当多的接口电路和复杂的互联中介，在单个真空接触器控制器上这些电路和中介将是昂贵得无法承受。

发明内容

诸位发明人已经认识到可以通过形成具有一个局域专用网络的双层网络来实现更加复杂的真空接触器控制器，该专用网络允许来自多个真空接触器控制器的实时运行数据到一个主模块的高速通信，然后该主模块可以将这些数据直接用于协调多个真空控制器或者提取重要信息发送到低速网络上的PLC或类似的设备。本发明允许收集关于接触器操作的有价值的实时信息，同时仍允许利用一个简单的低速控制网络来控制接触器。该实时数据提供了多种改进功能的可能性。例如，这样的数据允许接触故障、防轻触(anti-kiss)和防摆动(anti-pumping)保护特征的预侧。

确切地说，本发明提供一种在具有多个真空接触器的工业控制系统中使用的真空接触器系统。该系统进一步包括与该多个真空接触器中的每一个相关联的多个伺服控制单元。每个伺服控制单元包括一个处理器，存储器模块，以及至少一个调配为监测相关联的真空接触器运行以提供真空接触器的实时运行数据的传感器。该系统进一步包括一个专用网络，该专用网络连接多个伺服控制单元以用于它们之间的通信。然而，该专用网络不与该工业控制系统中的其他设备连接。该系统还包括配置为与该工业控制系统中的其他装置相通讯的一个控制网络。进一步，提供了具有一个处理器和存储器模块的一个主控单元，以便与该专用网络和控制网络相互通信以在它们之间交换数据。这些伺服控制单元和主控单元被配置为执行一个存储的程序，以便这些伺服控制单元可以将实时运行数据传送到主控单元以用于由主控单元来协调所有的真空接触器。

因此本发明的一个目的是在不是低带宽的低层控制网络过负载的前提下允许实时运行数据的高速交换。

本发明的主控单元可以被配置为控制真空接触器。

因此本发明的另一个目的是通过将一个真空接触器用作为主控制器来允许所有真空接触器的经济有效的局域控制，从而减少了对专用主控制器的需求。本发明的一个进一步的目的是通过使用一个主控模块来允许一个单一真空接触器与主控制系统的通信。

该主控单元可以进一步被调配为与一个工业控制系统进行实时数据的传送。