发明内容

因此，本发明的任务是提供一种用于驱动开关、尤其是有载分接开关、负载切换开关、选择器、双换向器、换向器、预选器、功率开关、负载开关或断路开关的改进方案，通过其提高了运行安全性。

所述任务通过独立权利要求的相应技术方案解决。其它实施方式是从属权利要求的技术方案。

根据该改进方案提出一种包括开关和用于开关的伺服驱动系统的开关装置。所述伺服驱动系统包括：将伺服驱动系统与开关连接的驱动轴、用于驱动该驱动轴的马达、用于向马达供应能量的功率部件、控制单元和反馈系统。所述反馈系统构造用于确定驱动轴的绝对位置的至少两个值并且基于所述至少两个值生成反馈信号。所述控制单元实施为可编程的安全控制器并且构造用于根据至少一个额定值操控功率部件。此外，所述控制单元构造用于根据反馈信号影响马达的运行，识别至少一个安全相关事件的存在并在安全相关事件的情况下向功率部件传输至少一个控制信号。功率部件构造用于根据控制信号启动或实施至少一个安全措施。

术语“驱动轴的位置的值”也包括这样的测量变量值，即：可从其(必要时在公差范围内)单义地确定驱动轴的位置。

通过确定驱动轴的位置的至少两个值，控制装置可进行该位置确定的可信度检查或所述两个值的调和并由此提高该位置确定的安全性并降低错误的位置确定的相应余留风险。此外，如果反馈装置的部分失效导致仅还能确定驱动轴的位置的一个值，则不必立即停止驱动轴。至少所述开关、尤其是有载分接开关、负载切换开关、选择器、双换向器、换向器、预选器、功率开关、负载开关或断路开关尽管在部分失效的情况下仍能受调节地运动到安全的运行位置。最终由此提高了伺服驱动系统、开关、尤其是有载分接开关、负载切换开关、选择器、双换向器、换向器、预选器、功率开关、负载开关或断路开关和运行器件的运行安全性。

根据至少一种实施方式，所述开关构造为有载分接开关、负载切换开关、选择器、双换向器、换向器、预选器、功率开关、负载开关或断路开关。

根据至少一种实施方式，伺服驱动系统用于驱动开关(尤其是有载分接开关、负载切换开关、选择器、双换向器、换向器、预选器、功率开关、负载开关或断路开关)的轴或开关(尤其是有载分接开关、负载切换开关、选择器、双换向器、换向器、预选器、功率开关、负载开关或断路开关)的相应部件。由此使开关(尤其是有载分接开关、负载切换开关、选择器、双换向器、换向器、预选器、功率开关、负载开关或断路开关)进行一个或多个操作，例如在运行器件的两个绕组抽头之间进行切换或所述切换的一部分、如负载切换、选择器操纵或预选器操纵。

根据至少一种实施方式，驱动轴直接或间接地、尤其是通过一个或多个传动机构与开关、尤其是开关的轴连接。

根据至少一种实施方式，驱动轴直接或间接地、尤其是通过一个或多个传动机构与马达、尤其是马达的马达轴连接。

根据至少一种实施方式，马达轴的位置、尤其是绝对位置相应于驱动轴的位置、尤其是绝对位置。这表示，可从马达轴的位置(必要时在公差范围内)单义地推断出驱动轴的位置。

根据至少一种实施方式，“影响”包括对马达的控制、调节、制动、加速或停止。调节例如可包括位置调节、速度调节、加速度调节或扭矩调节。

根据至少一种实施方式，功率部件构造为变流器或伺服变流器或用于驱动机器的等效电子单元、尤其是全电子单元。

根据不同实施方式，控制装置完全或部分地包括反馈系统。

根据至少一种实施方式，反馈系统构造用于根据第一种方法求取驱动轴的位置的所述至少两个值中的第一值并且根据第二种方法求取驱动轴的位置的所述至少两个值中的第二值，这两种方法互不相同。由此产生多样化的冗余，这进一步提高了运行安全性。

所述两种方法例如可基于不同的技术或物理原理或使用不同的硬件组件。

根据至少一种实施方式，驱动轴的位置的所述至少两个值之一是驱动轴的绝对位置的第一值。

根据至少一种实施方式，驱动轴的位置的所述至少两个值中的另一个值是驱动轴的绝对位置的第二值。

根据至少一种实施方式，驱动轴的位置的所述至少两个值之一是驱动轴的位置的增量值或驱动轴的相对位置的值。

绝对位置的第一和/或第二值则可由控制单元与增量值或相对值进行调和，由此可检查绝对位置的第一值和/或第二值的可信度。在出现明显偏差的情况下，控制单元可将控制信号发送到功率部件，以启动安全措施。

根据至少一种实施方式，反馈系统构造用于求取马达的转子位置并且根据转子位置确定驱动轴的位置的所述至少两个值之一。

根据至少一种实施方式，转子位置是马达的转子所在的角度范围，必要时与转子的完整旋转的次数组合。

因此，根据转子的设计、尤其是极对数量，借此马达轴的位置或绝对位置可例如通过控制单元精确地确定直至至少180°。通过一个或多个传动机构的减速，可由此实现的驱动轴的位置精度大大增加。由控制单元进行的评估在一定程度上相应于虚拟编码器功能。因此，即使在反馈系统的绝对值编码器完全失效的情况下，也可维持至少一种紧急运行和/或将开关置于安全位置。

根据至少一种实施方式，反馈系统包括绝对值编码器，其构造和设置用于检测驱动轴的绝对位置或与驱动轴连接的另外的轴的绝对位置并且基于检测到的位置生成至少一个输出信号。反馈系统构造用于根据所述至少一个输出信号求取驱动轴的位置的所述至少两个值之一、尤其是绝对位置的第一值和/或第二值。

根据至少一种实施方式，绝对值编码器直接或间接地固定在马达轴、驱动轴或与其联接的轴上。

根据至少一种实施方式，绝对值编码器具有用于输出绝对位置的第一值或第二值的第一输出端和用于输出位置的增量值或相对值的第二输出端。

术语“绝对值编码器”既包括以不同方式求取位置的两个值的装置，也包括具有两个独立编码器的装置，所述两个独立编码器中的至少一个编码器是绝对值编码器。

根据至少一种实施方式，绝对值编码器包括多圈旋转编码器。

根据至少一种实施方式，绝对值编码器构造用于借助第一扫描方法检测驱动轴的位置或另外的轴的位置。

根据至少一种实施方式，绝对值编码器构造用于附加地借助独立于第一扫描方法的第二扫描方法检测驱动轴的位置或另外的轴的位置。

根据至少一种实施方式，第一或第二扫描方法包括光学的、磁性的、电容式的、电阻式的或感应式的扫描方法。

根据至少一种实施方式，第一扫描方法不同于第二扫描方法。

根据至少一种实施方式，绝对值编码器形锁合地与驱动轴、马达轴或所述另外的轴连接。

根据至少一种实施方式，绝对值编码器附加地力锁合地或材料锁合地、例如通过粘合连接与驱动轴、马达轴或所述另外的轴连接。

形锁合和附加地材料锁合或力锁合连接进一步增强了绝对值编码器的固定并最终提高了运行安全性。

可编程的安全控制器是指包括两个处理器单元、尤其是两个可编程逻辑控制器SPS的控制器。这两个处理器单元使用控制单元的输入端和输出端的相同过程图像，其并行地执行存储在控制单元中的用户程序。

根据至少一种实施方式，该用户程序包含多个指令。当指令被控制单元实施时，这导致根据额定值对功率部件的操控。由此驱动马达并最终驱动开关，以进行一个或多个操作，例如在运行器件的两个绕组抽头之间进行切换或切换的一部分，例如在开关构造为有载分接开关的情况下是负载切换、选择器操纵或预选器操纵。

根据至少一种实施方式，控制单元包括第一和第二处理器单元。控制单元构造用于为了实现用于开关的切换命令执行程序、尤其是用户程序，所述第一和第二处理器单元并行地执行该程序。

使用可编程的安全控制器作为控制单元和与此相关的冗余提高了开关装置的运行安全性。

根据至少一种实施方式，控制单元构造用于进行在执行程序期间在第一和第二处理器单元之间的至少一次调和、尤其是连续调和。

根据至少一种实施方式，所述调和包括进行在第一处理器单元的过程图像与第二处理器单元的过程图像的比较、尤其是循环比较。

根据至少一种实施方式，控制单元构造用于根据结果，尤其是在过程图像的所述至少一次调和或比较的结果为否的情况下，启动进一步的安全措施。

根据至少一种实施方式，安全措施或进一步的安全措施包括：使马达安全停止、使功率部件阻断或停止或触发将运行器件与能量网络连接或断开的功率开关。使马达安全停止尤其是如下进行，即开关在安全停止之后处于安全位置。启动安全措施包括输出至少一个安全信号。

根据至少一种实施方式，使马达安全停止包括与根据工业标准EN60204-1:2006的停止类别相对应的安全功能，该工业标准的内容在此通过引用纳入本申请。

根据至少一种实施方式，使马达安全停止包括安全扭矩关断(STO)安全功能、安全停止1(SS1)安全功能、安全停止2(SS2)安全功能或安全运行停止(SOS)安全功能。

根据至少一种实施方式，第一处理器单元的硬件不同于第二处理器单元的硬件。

由此产生多样化的冗余，这进一步提高了运行安全性。

根据至少一种实施方式，控制单元构造用于检查开关装置的两个或更多个部件的锁定条件。

开关装置的部件可包括所述开关的部件，例如在所述开关构造为有载分接开关的情况下是选择器、预选器、极性电路或有载分接开关的负载切换开关。

开关装置的部件也可包括不是所述开关的一部分的部件、尤其是开关装置的另外的开关的部件或开关装置的其它切换部件的部件。构造为有载分接开关的两个开关例如可以是用于能量网络的不同相位的有载分接开关。所述其它切换部件例如可包括转换器、双换向器或高级延迟开关ARS。

锁定条件在此可相应于一个所述部件在另一个所述部件处于特定状态、如特定位置、特定开关状态或特定运动状态时才可被操纵或不能被操纵的规定。

根据至少一种实施方式，控制单元构造用于根据结果，尤其是在锁定条件检查的结果为否的情况下启动安全措施。

通过检查锁定条件并在必要时启动安全措施可进一步提高运行安全性，而无需对开关或其它部件、如机械或机电系统、凸轮开关或类似物采取特殊的结构性措施。

根据至少一种实施方式，例如当开关装置是有载分接开关、负载切换开关、选择器、双换向器、换向器、预选器、功率开关、负载开关或断路开关时，所述开关装置分配给电气运行器件、如功率变压器或移相变压器。

根据至少一种实施方式，控制单元具有输入端和输出端，其构造为节拍控制的输入端或输出端。

根据至少一种实施方式，控制单元构造用于根据出现在输入端处的输入信号和/或根据出现在输出端处的输出信号检查交叉电路的存在。

交叉电路指的是两个相邻的输入端或输出端的连接线路之间的短路。

根据至少一种实施方式，控制单元构造用于根据检查结果，尤其是在存在交叉电路的情况下，启动进一步的安全措施。

通过在存在安全相关事件的情况下启动安全措施或进一步的安全措施提高了开关装置的运行安全性。

根据至少一种实施方式，功率部件构造用于通过所述至少一个安全措施中的第一安全措施使马达停止、尤其是使其安全停止。在此停止也可包括在定义的公差范围内的运动。

根据至少一种实施方式，使马达安全停止包括与根据工业标准EN60204-1:2006的停止类别相对应的安全功能，所述工业标准的内容通过引用纳入本申请。

根据至少一种实施方式，使马达安全停止包括安全扭矩关断(STO)安全功能、安全停止1(SS1)安全功能、安全停止2(SS2)安全功能或安全运行停止(SOS)安全功能。

根据至少一种实施方式，安全措施包括对马达、尤其是马达的马达轴的运动或位置的监控。

根据至少一种实施方式，对马达的运动的监控包括安全限速(SLS)安全功能、安全速度监控(SSM)安全功能、安全速度范围(SSR)安全功能、安全限制位置(SLP)安全功能、安全位置(SP)安全功能或安全方向(SDI)安全功能。

根据至少一种实施方式，第一安全措施包括使马达不受控地停止。

根据至少一种实施方式，功率部件构造用于根据控制信号完全中断对马达的能量供应。尤其是，第一安全措施包括立即或无延迟地中断能量供应。在此能量供应在马达停止时也保持中断，因此马达不能再提供扭矩(相应于STO)。

根据至少一种实施方式，功率部件构造用于根据控制信号使马达受控地制动或受控地停止。在此期间维持对马达的能量供应。

根据至少一种实施方式，功率部件构造用于根据控制信号在受控地制动或停止之后完全中断对马达的能量供应，使得马达不能再提供扭矩(相应于SS1)。

根据至少一种实施方式，功率部件构造用于根据控制信号在受控地制动或停止之后维持对马达的能量供应并且将马达、尤其是马达轴的位置调节到额定位置(相应于SS2)。

根据至少一种实施方式，功率部件构造用于在违反关于额定位置的公差范围时启动进一步的安全措施，尤其是包括STO或SS1安全功能。

根据至少一种实施方式，功率部件构造用于通过所述至少一个安全措施中的第二安全措施限制马达轴的速度或转速。

根据至少一种实施方式，功率部件构造用于限制速度，使得速度小于或等于预定的最大速度(相应于SLS或SSR)。

根据至少一种实施方式，功率部件构造用于限制速度，使得速度大于或等于预定的最小速度(相应于SSM或SSR)。

根据至少一种实施方式，功率部件构造用于当超过最大速度或未达到最小速度时启动进一步的安全措施，尤其是包括STO或SS1安全功能。

根据至少一种实施方式，所述至少一个安全相关事件包括马达的、马达轴的或开关装置的另外的轴的旋转方向与预定的额定旋转方向的偏差(相应于SDI)。

根据至少一种实施方式，旋转方向在此由反馈系统、尤其是反馈系统的编码器装置、如绝对值编码器检测。

根据至少一种实施方式，控制单元构造用于根据反馈信号生成控制信号。

根据至少一种实施方式，当马达轴的或所述另外的轴的绝对位置低于预定的最小位置或超过预定的最大位置时(相应于SLP)，存在所述至少一个安全相关事件。

根据至少一种实施方式，当驱动轴的绝对位置的第一值和第二值明显地相互偏离时，存在所述至少一个安全相关事件。为此控制单元可将驱动轴的绝对位置的第一值和第二值相互比较。