Результат интеллектуальной деятельности: КОММУНИКАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ЩИТ, СОДЕРЖАЩИЙ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к коммуникационному устройству для распределительного щита, специально приспособленного для электрических коммуникационных высокочастотных приборов типа локальная сеть Ethernet. Оно относится также к распределительному щиту как таковому, содержащему такое коммуникационное устройство. И, наконец, оно относится к выдвижному блоку такого распределительного щита.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно размещение различных электрических приборов в выдвижных блоках распределительного щита для облегчения операций по техническому обслуживанию путем простого доступа к каждому из этих электрических приборов распределительного щита простым открытием выдвижного блока. При открытии выдвижного блока электрическое соединение электрического прибора автоматически прерывается при помощи так называемого разъемного соединения между выдвижным блоком и распределительным щитом. Оператор может, таким образом, выполнять работы с электрическим прибором, находящимся в выдвижном блоке, разъединенном в интересах безопасности, в то время как другие электрические приборы распределительного щита продолжают функционировать в штатном режиме.

Однако различные электрические или электронные приборы одной системы в настоящее время часто сообщаются и соединяются между собой средствами высокочастотного соединения типа локальной сети Ethernet. Обычное решение, позволяющее обеспечить такое соединение, заключается в их соединении посредством последовательного соединения или гирляндного соединения, которое согласно англосаксонской терминологии обозначается «daisy chain» («гирляндное цепь»), в котором каждый электрический или электронный прибор исключительно и непосредственно соединен с двумя передним и задним устройствами. Такое гирляндное соединение также может быть закрытым. В этом случае речь идет о замкнутой гирлянде (англ. daisy Chain loop - контур гирляндной цепи). Особенность такой коммуникационной цепи вытекает из того, что передаваемые данные передаются по всей цепи через все электрические приборы системы. В случае простой гирлянды, если один из этих электрических или электронных приборов вышел из строя или ее соединение с коммуникационной цепью нарушено, тогда совокупность задней коммуникационной цепи прекращает функционировать, и ни одно из электрических или электронных устройств, находящихся сзади, не может больше ни принимать, ни передавать передаваемые данные. В случае контура гирлянды устройства, находящиеся сзади, смогут продолжать коммуницировать. Между тем, если второе устройство прекращает функционировать, все устройства, размещенные между двумя прекратившими работать устройствами, прекратят сообщаться.

Для устранения такого недостатка в документе W02007/016253 приводится описание решения, согласно которому коммутатор шунтирующего соединения сопряжен с каждым электрическим или электронным прибором для создания обводной линии, которая также называется “by-pass” (англ. - обход), для обхода электрического или электронного прибора, когда он вышел из строя или добровольно извлечен, и позволяет другим электрическим или электронным приборам оставаться в состоянии соединения, поддерживая закрытую коммуникационную цепь, исключая вышедший из строя или извлеченный электрический или электронный прибор. Однако такое решение не представляет интереса для электрических устройств, размещенных в распределительном щите, и не позволяет выполнять предпочтительные операции по техническому обслуживанию, которые предоставляются таким конструктивным решением в распределительном щите.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, технической задачей изобретения является предложить решение компоновки системы, содержащей множество передающих электрических приборов, которая позволяет обеспечить их легкое и удобное обслуживание и которая не содержит, полностью или частично, недостатков, присущих известному уровню техники.

Коммуникационное устройство для распределительного щита, согласно изобретению, содержит, по меньшей мере, один контактный прерыватель, управляющий переключающим устройством для шунтирования высокочастотной или высокоскоростной коммуникационной цепи, причем контактный прерыватель выполнен с возможностью взаимодействовать с разъемным выдвижным блоком распределительного щита для управления переключающим устройством в зависимости от положения выдвижного блока.

Предпочтительно, контактный прерыватель является микроконтактным прерывателем небольшого размера.

Предпочтительно, контактный прерыватель управляет, по меньшей мере, одним электромеханическим или электронным реле, контакты которого позволяют коммутировать провода коммуникационной цепи.

Предпочтительно, коммуникационная цепь передает данные со скоростью, по меньшей мере, до 100 мБт/сек.

Согласно предпочтительному способу практической реализации, устройство содержит скользящие контакты на уровне проводов коммуникационной цепи для того, чтобы позволить удерживать контакт с коммуникационной соединительной цепью в тестовом промежуточном положении выдвижного блока распределительного щита.

Согласно особенному способу практической реализации, устройство содержит, по меньшей мере, одну жилу, соединенную с массой, расположенную между двумя коммуникационными жилами коммуникационной цепи на уровне скользящих контактов для уменьшения высокочастотных перекрестных помех передачи данных.

Распределительный щит, согласно изобретению, содержащий, по меньшей мере, один разъемный выдвижной блок, образующий полость для размещения электрического прибора, содержит высокочастотное коммуникационное устройство типа локальная сеть Ethernet, как это было определено выше, образуя гирляндную коммуникационную цепь, тем, что, по меньшей мере, один выдвижной блок содержит разъемный соединитель для его соединения или разъединения с коммуникационной цепью, тем, что, по меньшей мере, один выдвижной блок может занимать первое вставляемое положение, в котором он соединен с коммуникационной цепью, и тем, что он содержит контактный прерыватель, жестко соединенный с распределительным щитом, управляющим коммутатором шунтирующего соединения для образования шунтирующего соединения в коммуникационной цепи, когда выдвижной блок занимает второе разъемное положение.

Предпочтительно, контактный прерыватель расположен на стойке против боковой стороны выдвижного блока и последний содержит взаимодействующий элемент, который взаимодействует с контактным прерывателем.

Предпочтительно, контактный прерыватель находится в закрытом положении, когда выдвижной блок занимает первое положение штатного функционирования, в котором его взаимодействующий элемент взаимодействует с контактным прерывателем, и контактный прерыватель находится в открытом положении, когда выдвижной блок занимает второе открытое положение, в котором его взаимодействующий элемент более не взаимодействует с контактным прерывателем.

Согласно особенному способу практической реализации, щит содержит скользящее соединение на уровне боковой стороны разъемного выдвижного блока, через которое проходит коммуникационная цепь для соединения выдвижного блока с коммуникационной цепью в первом положении штатного функционирования выдвижного блока, и во втором тестовом промежуточном положении, в котором выдвижной блок немного открыт, и отсоединения выдвижного блока от коммуникационной цепи в разъединенном положении выдвижного блока, причем контактный прерыватель расположен относительно выдвижного блока для управления параллельным соединением коммуникационной цепи, почти одновременно с отсоединением со скользящим соединением, в период времени, которое меньше или равно 10 мс.

Предпочтительно, щит содержит разъемное силовое контактное соединение, расположенное на уровне дна выдвижного блока.

Выдвижной блок, согласно изобретению, распределительного щита, который был определен выше, содержит разъемный соединитель для обеспечения соединения с высокочастотной коммуникационной цепью типа локальная сеть Ethernet и взаимодействующий элемент, способный взаимодействовать с контактным прерывателем управления переключающим устройством коммуникационной цепи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти технические задачи, характеристики и преимущества настоящего изобретения будут детально изложены в нижеследующем описании частного способа практической реализации, не имеющего ограничительного характера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

- Фиг.1a-1c схематически изображают три этапа при осуществлении концепции изобретения;

- Фиг.2a-2c изображают три различных положения выдвижного блока распределительного щита, согласно способу практической реализации изобретения;

- Фиг.3 изображает переключающее устройство, сопряженное с выдвижным блоком распределительного щита, согласно способу практической реализации изобретения;

- Фиг.4 изображает кабельную проводку коммуникационной цепи на уровне выдвижного блока распределительного щита, согласно способу практической реализации изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ

Концепция изобретения заключается в создании устройства высокочастотной коммуникации типа локальной сети Ethernet, образующей коммуникационную сеть типа гирляндной, внутри распределительного щита и создании автоматической коммутации для обхода какого-либо выдвижного блока распределительного щита, когда он разъединен, для поддержания в рабочем состоянии коммуникационной цепи для остальной части распределительного щита. В некоторых случаях гирлянда может быть замкнутой.

Преимуществом такого решения является возможность сочетать удобство при выполнении операций по техническому обслуживанию, которое предоставляет распределительный щит, гарантируя при этом надежное функционирование и постоянное соединение между устройствами, даже когда выполняется одна операция по техническому обслуживанию или когда штатная операция процесса требует предусмотренного автоматического отключения одного функционального элемента.

На фиг.1a-1c схематически представлена практическая реализация изобретения. На них изображен распределительный щит, содержащий, например, четыре выдвижных блока 1, каждый из которых содержит электрический или электронный прибор (не показан). Согласно схеме штатного функционирования, изображенной на фиг.1a, все выдвижные блоки вставлены, а четыре электрических или электронных прибора распределительного щита соединены с коммуникационной гирляндной цепью 30 типа локальной сети Ethernet, управляемой контрольным элементом 20 распределительного щита.

Во время выполнения операции по техническому обслуживанию электрического прибора, расположенного в первом выдвижном блоке, последний открыт, что приводит к автоматическому отключению и, таким образом, к отсоединению одновременно от его силового электрического питания (не показано) и к разъединению с коммуникационной цепью 30. На фиг.1b изображена промежуточная ситуация, непосредственно после открытия первого выдвижного блока 1: коммуникационная цепь 30, таким образом, открыта на уровне ее соединения 31 с электрическим прибором первого выдвижного блока. Однако, согласно изобретению, щит оборудован переключающим устройством 10, сопряженным с каждым выдвижным блоком 1. При определении разъединенного положения первого выдвижного блока 1 переключающее устройство почти одновременно коммутирует для образования шунтирующего соединения 32 для восстановления коммуникационной цепи 30 и создания возможности другим электрическим приборам щита продолжить поддерживать связь по коммутированной коммуникационной цепи, изображенной на фиг.1c. Шунтирующее соединение 32 также может называться «by-pass» (англ. - байпасная линия) или обход.

Предпочтительно, такая коммутация является очень быстрой, продолжительность составляет меньше 10 мс для того, чтобы гарантировать непрерывность коммуникационной цепи 30, не допустить каких-либо помех при коммуникации, даже высокоскоростной, порядка 100 Мбит/сек. В конце операции по техническому обслуживанию выдвижной блок 1 вновь закрывается, вновь вставляется, т.е. речь идет об автоматическом повторном подсоединении электрического прибора, который он содержит, и его автоматическом повторном включении в коммуникационную цепь, согласно схеме, изображенной на фиг.1a, после обратного коммутирования переключающего устройства 10.

Оптимизированное осуществление концепции изобретения должно, таким образом, позволить преодолеть различные технические проблемы, среди которых:

- необходимо добиться быстрого коммутирования коммуникационной цепи, как это было разъяснено;

- разъемное присоединение электрического прибора должно быть достаточно прочным для того, чтобы выдержать многочисленные действия по приведению в действие выдвижного блока, например, по меньшей мере, 500 операций;

- решение должно быть приспособлено для самостоятельного функционирования, согласно которому оператор будет манипулировать выдвижным блоком, т.е. приспособлено к скорости, усилиям и т.д., которые отличны от приведения в действие выдвижного блока;

- кроме того, оно должно позволить обеспечить серийное производство распределительных щитов и быть, таким образом, надежным и воспроизводимым.

Теперь будет представлено детальное описание оптимального способа практической реализации изобретения.

На Фиг.2a изображен выдвижной блок 1, содержащий вставленный электрический прибор 2, в закрытой конфигурации штатного функционирования. Этот выдвижной блок 1 способен совершать возвратно-поступательные перемещения в направлении, обозначенном стрелкой F, относительно неподвижно установленной стойки 21 распределительного щита. Одно или множество силовых линий 22 электропитания оборудованы в этой стойке 21 и подведены к разъемному соединению, выполненному в первом соединителе 23, предусмотренном на поверхности стойки 21, взаимодействуя с электрическим соединителем 3, установленным на дне выдвижного блока 1. Эти два силовых соединителя 3, 23 представлены в виде соединителя «розеточно-штырьевого» типа «тюльпан». Естественно в качестве варианта может использоваться любое другое решение разъемного силового контактного соединения. Затем, в конце концов, мощность подводится к электрическому прибору 2 посредством силового кабеля 4 от силового соединителя 3 выдвижного блока 1.

Согласно предпочтительному способу практической реализации, выдвижной блок 1 может занимать два других положения, изображенных соответственно на фиг.2b и 2c, в которых силовое контактное соединение 3, 23 разорвано. Второе положение, называемое «тестовым положением», изображено на фиг.2b; выдвижной блок 1 немного открыт в направлении F относительно стойки 21 распределительного щита. В этом тестовом положении остается обеспеченным коммуникационное соединение электрического прибора 2. В третьем положении, называемом «разъемным положением», изображенном на фиг.2c, силовые соединения, такие как коммуникационные соединения, разъединены, т.е. открыты.

Для осуществления такого функционирования выдвижной блок 1 оснащен коммуникационным соединителем 5 скользящего типа, который взаимодействует с соответствующим соединителем 25, закрепленным на стойке 21 распределительного щита на уровне боковой стороны выдвижного блока 1. Затем от коммуникационного соединителя 5 выдвижного блока 1 до электрического прибора 2 предусмотрено коммуникационное соединение 6. В качестве замечания: аналогичное скользящее соединение также может быть установлено для силового контактного соединения выдвижного блока.

С другой стороны, контактный прерыватель типа микроконтактного прерывателя 27 (называемого согласно технической терминологии «microswitch») оборудован на стойке 21 распределительного щита, например привинчен к щиту, на уровне другой боковой части выдвижного блока 1. Этот последний снабжен средством взаимодействия 7 с микроконтактным прерывателем 27, имеющим форму выступа, который выступает за пределы боковой поверхности выдвижного блока 1 для приведения в действие микроконтактного прерывателя в закрытом положении, в рабочем положении, также называемом «положение ВКЛ», соответственно в двух положениях штатного функционирования и тестовом положении, изображенных на фиг.2a и 2b. Это средство взаимодействия 7 может быть металлическим элементом, имеющим форму трапеции и жестко соединенным с выдвижным блоком. Расположение и форма этого средства взаимодействия 7 таковы, что они прекращают приводить в действие микроконтактный прерыватель 27, который, таким образом, автоматически переходит в разомкнутое нерабочее положение, также называемое «положение ВЫКЛ», после разрыва коммуникационного скользящего соединения 5, 25. Преимуществами применения микроконтактного прерывателя для данного контактного прерывателя распределительного щита являются очень быстрое коммутирование, необходимость небольших габаритных размеров и совместимость с большим количеством вариантов применения.

На фиг.3 более детально изображена схема коммуникационной цепи 30, жестко соединенной с выдвижным блоком 1. Она содержит в действительности четыре коммуникационных провода, причем первый используется для положительной передачи данных, обозначаемой T+, второй используется для отрицательной передачи данных, обозначаемой T-, третий используется для положительного приема данных, обозначаемого R+, и четвертый используется для отрицательного приема данных, обозначаемого R-. Два провода передачи T+, T- и два провода приема R+, R- образуют, соответственно, две различные коммуникационные жилы.

Электрический прибор 2, размещенный в выдвижном блоке 1, содержит соединитель типа локальная сеть Ethernet для соединения с коммуникационной цепью. В таком соединении в действительности используются два соединителя 11, 12 типа RJ45, образующих соответственно входы и выходы коммуникационной цепи 30. Эти соединители могут быть соединены с электрическим прерывателем. Коммуникационная цепь 30 содержит, таким образом, вход 33, выходящий из передней части распределительного щита, и выход 34 ближе к задней части распределительного щита. Каждый из восьми проводов T+, T-, R+, R-, необходимых для соединения электрического прибора 2 с коммуникационной цепью 30, соединен в соответствии со скользящим соединением 5, 25 на уровне контактной поверхности между стойкой 21 и выдвижным блоком 1, как это описывалось ранее.

Кроме того, в распределительном щите предусмотрено переключающее устройство 10, позволяющее оказывать воздействие на восемь проводов коммуникационной цепи 30. Это переключающее устройство 10 содержит, прежде всего, вышеупомянутый микроконтактный прерыватель 27, соответствующее электрическое питание 28, затем соединение к электромеханическому или электронному реле 29, контакты которого использованы для коммутирования проводов коммутационной цепи по команде микроконтактного прерывателя 27.

В качестве примера на фиг.3 изображен микроконтактный прерыватель в разомкнутом положении или в положении ВЫКЛ, которое приводит к расположению реле таким образом, что образуются соединения типа шунтирующего соединения 32 для каждого из четырех проводов соединительной цепи 30, что хорошо соответствует разъединенному положению выдвижного блока 1, в котором скользящие соединители 5, 25, соответственно, выдвижного блока 1 и стойки 21 распределительного щита разъединены. Этот механизм позволяет добиться очень короткого времени коммутации, совместимого с высокими частотами, используемыми в коммуникациях типа локальная сеть Ethernet.

С другой стороны, скользящие контакты 5, 25, используемые на уровне контактной поверхности между выдвижным блоком и стойкой, таковы, что они позволяют осуществить соединение наощупь при установке на стержнях выдвижного блока 1, т.е. при его размещении на дне его места расположения, в конфигурации штатного функционирования, оставаясь совместимыми с существующими допусками с учетом подвижности выдвижного блока 1 и обеспечивая достаточную механическую прочность относительно массы выдвижного блока и нагрузок, прилагаемых во время его перемещения, для выдерживания большого количества перемещений, и надежно реагировать, независимо от скорости и манеры перемещения некоторыми операторами выдвижного блока. Эти скользящие контакты представлены в виде металлических контактных пластин.

И, наконец, для уменьшения явлений перекрестных помех, которые могли бы возникнуть на уровне скользящего соединения 5, 25 при высоких частотах передачи данных, кабельная проводка проводов коммуникационной цепи содержит заземляющую жилу, размещенную между двумя коммуникационными жилами T+, T- и R+, R-. На фиг.4 изображена такая практическая реализация. Каждое коммуникационное соединение в выдвижном блоке 1 осуществлено при помощи экранированных кабелей 13, соединенных с массой распределительного щита металлическим крепежным хомутом 14. Затем эти экранированные кабели 13 соединены с остальной частью коммуникационной цепи шестью скользящими контактами, два знака массы которых образуют жилу, соединенную с массой, расположенную между двумя коммуникационными жилами, на уровне коммуникационного соединителя 5. Таким образом, шесть проводов экранированного кабеля 13, образующих коммуникационное соединение 6 в выдвижном блоке 1, расположены в следующем порядке на уровне скользящего соединителя 5: первый провод для положительной передачи данных T+, второй провод для отрицательной передачи данных, обозначенный как T-, третий провод массы, четвертый провод для отрицательного приема данных, обозначенный как R-, пятый провод для положительного приема данных, обозначенный как R+, и шестой провод массы.

Изобретение описано на базе отдельного распределительного щита, не имеющего ограничительного характера. Концепция остается применимой для любого средства коммуникации, даже если оно особенно приспособлено к любому высокоскоростному средству коммуникации типа локальная сеть Ethernet или другого. Кроме того, оно может быть применено в любом распределительном щите, независимо от его компоновки, количества его выдвижных блоков и т.д. В качестве ремарки, выдвижные блоки могли бы быть предусмотрены для занятия исключительно двух положений и даже более трех положений.