ES2308155T3 - Procedimiento y dispositivo de desconexion de seguridad de dispositivos de accionamiento electrico. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de desconexión de seguridad de dispositivos de accionamiento eléctrico configurados como motores trifásicos de grúa controlados por frecuencia, en el que las señales de al menos un sensor (7.1, 7.2, 8.1, 8.2) que capta los movimientos ocasionados por el dispositivo de accionamiento eléctrico son en una unidad de evaluación (2.1, 2.2) comparadas con un valor límite preseleccionado y por medio de la unidad de evaluación (2.1, 2.2) para la puesta de un elemento conmutador limitador en disponibilidad para funcionar en caso de ser sobrepasado el valor límite preseleccionado el dispositivo de accionamiento eléctrico es desconectado por seguridad, siendo las señales de los sensores (7.1, 7.2, 8.1, 8.2) captadas de manera redundante y comparadas de manera redundante en las unidades de evaluación (2.1, 2.2) con los valores límite preseleccionados, con lo cual el dispositivo de accionamiento eléctrico (12) es desconectado por seguridad de manera redundante en caso de ser sobrepasado el valor límite preseleccionado y sin una utilización de interruptores de fin de carrera mecánicos, siendo las señales de los sensores redundantes (7.1, 7.2, 8.1, 8.2) aportadas a las unidades de evaluación redundantes (2.1, 2.2) respectivamente asignadas y siendo dichas señales evaluadas ahí, y supervisándose mútuamente las unidades de evaluación redundantes (2.1, 2.2); caracterizado por el hecho de que, en caso de presentar las respectivas señales de los sensores (7.1, 7.2, 8.1, 8.2) una desviación entre sí, el dispositivo de accionamiento eléctrico (12) es desconectado por seguridad respectivamente mediante elementos de desconexión de seguridad redundantes (16, 17), y en caso de presentar sus señales de desconexión una desviación entre sí, el dispositivo de accionamiento eléctrico (12) es respectivamente desconectado por seguridad mediante elementos de desconexión de seguridad redundantes (16, 17).
Description
Procedimiento y dispositivo de desconexión de
seguridad de dispositivos de accionamiento eléctrico.
La invención se refiere a un procedimiento y un
dispositivo de desconexión de seguridad de dispositivos de
accionamiento eléctrico configurados como motores trifásicos de grúa
controlados por frecuencia según el preámbulo de la reivindicación
1 y de la reivindicación 3, como se sabe p. ej. por el documento DE
196 12 423 A1.
En los mecanismos de elevación de los equipos
elevadores es necesario contar con un alto nivel de fiabilidad con
un sistema de seguridad contra la caída de la carga en caso de
surgir fallos mecánicos del mecanismo de elevación. Por este motivo
están también prescritas por el legislador cuantiosas medidas de
seguridad, como por ejemplo las que están establecidas en la norma
de homologación europea EN954.T1 para mecanismos de elevación. Para
alcanzar el alto nivel de seguridad de la norma EN954.T1, Categoría
3, se prevén actualmente en las grúas limitadores de recorrido,
como por ejemplo conmutadores limitadores para transmisiones,
generadores de impulsos incrementales para la regulación del número
de revoluciones del dispositivo de accionamiento, y conmutadores de
fuerza centrífuga para la detección de las velocidades de rotación
excesivas del tambor del mecanismo de elevación. Al darse una
velocidad de rotación excesiva preestablecida, el conmutador de
fuerza centrífuga desconecta el mecanismo de elevación y pone en
funcionamiento su freno.
En esta forma constructiva es desventajoso el
hecho de que la desconexión del mecanismo de elevación puede tener
lugar tan sólo a un relativamente alto máximo número de
revoluciones, porque en el régimen de funcionamiento con carga se
funciona con distintas velocidades que son también elevadas. Sin
embargo, cuando el mecanismo de elevación trabaja con distintas
velocidades en dependencia de la carga, utilizando el conmutador de
fuerza centrífuga las sobrerrevoluciones son detectadas tan sólo al
ser alcanzada la velocidad máxima ajustada. Debido a ello puede
suceder que con carga máxima y en condiciones de marcha en
dependencia de la carga, o sea cuando se efectúe un recorrido con
baja velocidad y un gran peso, la desconexión por sobrerrevoluciones
se vea retardada por espacio de un innecesariamente largo periodo
de tiempo, con el peligro de que resulte entonces muy difícil parar
la gran carga que en el entretanto se habrá acelerado de manera
indeseada.
Como adicionales interruptores de fin de carrera
para la desconexión de seguridad de un mecanismo de elevación de
una grúa se utilizan habitualmente los llamados conmutadores
limitadores para transmisiones, que detectan las revoluciones del
tambor del mecanismo de elevación y ocasionan una desconexión final
cuando al estar siendo desenrollado el cable hay aún en el tambor
del cable el necesario número mínimo de arrollamientos.
Además, según el actual estado de la técnica,
para la limitación del recorrido de carros de grúa o grúas de
pórtico se disponen por ejemplo en el eje de una grúa interruptores
de fin de carrera electromecánicos. Estos interruptores de fin de
carrera tienen a menudo varias levas de maniobra y son accionados
mediante un empujador mecánico en una determinada posición en el
recorrido de la grúa para el carro de grúa o la grúa de pórtico
cuando se llega a esta posición.
Sin embargo, esta técnica trae consigo
desventajas. Si para un eje de grúa hay varios interruptores de fin
de carrera, por ejemplo cuando deben desconectarse o supervisarse
varios niveles de velocidad de este eje de grúa, esto puede
conducir a un funcionamiento erróneo si el empujador falla o se
desplaza. A alta velocidad de marcha del eje, el conmutador puede
ser asimismo "sobremaniobrado", como por ejemplo es posible que
suceda en el caso de los conmutadores de rodillos cruzados. El
conmutador de rodillos de cruzados, que está montado
estacionariamente, es accionado por un empujador móvil. El
conmutador efectúa un movimiento de rotación. Si entonces el
empujador es pasado con un movimiento rápido por el conmutador de
rodillos cruzados, éste puede ser sobregirado o sobremaniobrado.
Entonces no es percibida la definida señal de maniobra esperada,
sino que posiblemente son comunicados varios estados de señal unos
tras otros. Constituyen adicionales desventajas el gran consumo de
tiempo para el ajuste de estos interruptores de fin de carrera con
sus empujadores con referencia a la posición y la histéresis de los
interruptores.
Cuando se aplican un sistema de control lógico
basado en contactores y controladores lógicos programables se dan
por añadidura como adicionales desventajas el gran gasto de material
y de cableado, puesto que por consideraciones técnicas relativas a
la seguridad los contactos de los interruptores de fin de carrera se
cablean por fuera muy a menudo en paralelo, para garantizar una
desconexión "basada en el soporte físico".
Por la patente alemana DE 44 40 420 C2 es
conocido un dispositivo de supervisión y/o control del número de
revoluciones de un dispositivo de accionamiento eléctrico. El
dispositivo de accionamiento eléctrico consta de un motor
asincrónico que está conectado a una red de corriente alterna o de
corriente trifásica y equipado con un dispositivo de freno. Al
motor asincrónico está conectado un cuentarrevoluciones cuyos
impulsos son aportados a un controlador del número de revoluciones.
El controlador del número de revoluciones actúa a través de un
convertidor de frecuencia en el motor asincrónico y controla al
motor asincrónico, o sea que lo supervisa de forma tal que para
distintas cargas el máximo número de revoluciones es limitado de tal
manera que se impide un peligroso movimiento de la carga como el
que se produciría si fuese sobrepasado el momento de frenado
disponible, y las cargas que se elevan son detenidas con seguridad.
Habitualmente hay además por motivos de seguridad un conmutador de
fuerza centrífuga electromecánico que actúa cuando se da una máxima
velocidad de rotación excesiva preajustada.
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Además es conocido por la copia impresa de las
piezas de la solicitud alemana distribuida al público DE 196 12 423
A1 un sistema de control y seguridad para instalaciones de grúas con
al menos un dispositivo de control y los correspondientes circuitos
eléctricos de seguridad. Se definen en particular como dispositivos
de control bloqueos que están al servicio de la comodidad y dado el
caso sirven para auxiliar a circuitos eléctricos de seguridad. Se
entienden por circuitos eléctricos de seguridad aquellos bloqueos
que están al servicio de la estabilidad de una grúa y de la
protección de las personas. Por medio de los circuitos eléctricos
de seguridad se produce cuando ello es necesario una desconexión
forzosa de la aportación de energía al respectivamente
correspondiente dispositivo de accionamiento de la instalación de
grúa. Si la señal forzosa de un interruptor de fin de carrera es
procesada en un dispositivo de control electrónico, ahí se detecta
correspondientemente un fallo que es entonces comunicado o conduce
a una desconexión del dispositivo de accionamiento. Para cumplir
con las normas de seguridad vigentes se propone prever además del
propio dispositivo de control para los circuitos eléctricos de
seguridad dos controladores lógicos programables redundantes que a
través de un sistema de enlace común redundante están en conexión
con sensores asimismo redundantes. Los sensores sirven para la
captación de señales de recorrido, carga o velocidad. Este sistema
de control y seguridad trabaja con ello con una detección
electrónica redundante y una evaluación electrónica redundante de
las señales de los sensores. La desconexión del dispositivo de
accionamiento o la conexión de un freno que eventualmente resulte de
ello se produce respectivamente de manera no redundante, sino tan
sólo por medio uno de ambos controladores lógicos programables.
La finalidad que persigue la presente invención
es la de crear un procedimiento y un dispositivo de desconexión de
seguridad de dispositivos de accionamiento eléctrico, y en
particular de motores trifásicos de grúa controlados por
frecuencia, en el que manteniéndose el funcionamiento en condiciones
de seguridad los fallos del dispositivo de accionamiento eléctrico
sean independientemente de la velocidad de traslación o de
elevación detectados sin retardo y utilizados para la desconexión
del dispositivo de accionamiento eléctrico.
Esta finalidad es alcanzada mediante un
procedimiento de desconexión de seguridad de dispositivos de
accionamiento eléctrico configurados como motores trifásicos de grúa
controlados por frecuencia con las características de la
reivindicación 1, y también mediante un dispositivo de desconexión
de seguridad de dispositivos de accionamiento eléctrico de este
tipo con las características de la reivindicación 3. Se indican en
las reivindicaciones dependientes 2 y 4 a 12 ventajosas
configuraciones del procedimiento y del dispositivo.
En el procedimiento de desconexión de seguridad
de dispositivos de accionamiento eléctrico configurados como
motores trifásicos de grúa controlados por frecuencia en el que las
señales de al menos un sensor que capta los movimientos ocasionados
por el dispositivo de accionamiento eléctrico son en una unidad de
evaluación comparadas con un valor límite preseleccionado y por
medio de la unidad de evaluación para la puesta de un elemento
conmutador limitador en disponibilidad para funcionar en caso de ser
sobrepasado el valor límite preseleccionado el dispositivo de
accionamiento eléctrico es desconectado por seguridad, manteniéndose
el funcionamiento en condiciones de seguridad los fallos del
dispositivo de accionamiento eléctrico son independientemente de la
velocidad de traslación o de elevación detectados sin retardo y
utilizados para la desconexión del dispositivo de accionamiento
eléctrico gracias al hecho de que las señales de los sensores son
captadas de manera redundante y en unidades de evaluación son
comparadas de manera redundante con valores límite preseleccionados,
con lo cual sin una utilización de interruptores de fin de carrera
mecánicos en caso de ser sobrepasado el valor límite
preseleccionado el dispositivo de accionamiento eléctrico es
desconectado por seguridad de manera redundante.
En este procedimiento de seguridad que se
propone, el control del dispositivo de accionamiento eléctrico
tiene lugar según la invención sin interruptores de fin de carrera
mecánicos y tan sólo mediante supervisión de señales redundante.
Con ello se evitan con seguridad los funcionamientos erróneos de los
aparatos que constituyen interruptores de fin de carrera mecánicos
y de los correspondientes componentes como los funcionamientos
erróneos que han sido descritos al comienzo con respecto al estado
de la técnica. Se prescinde del ajuste de interruptores de fin de
carrera, que requiere gran cantidad de tiempo.
En relación con la presente invención, se
entienden por elementos conmutadores limitadores los interruptores
de fin de carrera mecánicos tales como los conmutadores limitadores
para transmisiones, los conmutadores de fuerza centrífuga mecánicos
y los conmutadores mecánicos de limitación de recorrido. La presente
invención es además aplicable con todo tipo de dispositivos de
accionamiento eléctrico controlados o regulados que sean accionados
con corriente continua, alterna o trifásica.
Se consigue una adicional optimización de la
seguridad gracias al hecho de que las señales de los sensores
redundantes son aportadas a unidades de evaluación redundantes
respectivamente correspondientes y son ahí evaluadas, y, en caso de
presentar las respectivas señales de los sensores una desviación
entre sí, el dispositivo de accionamiento eléctrico es desconectado
por seguridad mediante elementos de desconexión de seguridad.
También conduce a la obtención de una seguridad
mejorada el hecho de que las unidades de evaluación redundantes se
supervisan mútuamente, y, en caso de presentar sus señales de
desconexión una desviación entre sí, el dispositivo de
accionamiento eléctrico es descontado por seguridad mediante
elementos de desconexión de seguridad redundantes.
La ventaja especial de la invención radica en el
hecho de que ambas partes de la unidad de evaluación trabajan según
el principio de la mutua comprobación de la propia decisión lógica
respectivamente tomada. El estado lógico positivo, o sea el
desbloqueo del dispositivo de accionamiento eléctrico, se mantiene
tan sólo con el mutuo consentimiento de las unidades de evaluación.
Por el contrario, la interrupción del estado lógico positivo es
efectuada ya en solitario, o sea sin el mutuo consentimiento de las
unidades de evaluación. Así pues, cada parte individual de la
unidad de evaluación puede forzar de por sí una interrupción. Ambas
unidades de evaluación comprueban por último su estado "de
actividad" y a través de ello sus conexiones de comunicación.
Este procedimiento es particularmente adecuado
en la configuración en la que por medio de sensores redundantes es
captado el número de revoluciones de un cuerpo movido por el
dispositivo de accionamiento eléctrico, y en particular de un
tambor de cable y/o de una rueda de traslación, y por medio de
adicionales sensores redundantes es captada la posición del cuerpo
movido por el dispositivo de accionamiento eléctrico, y en
particular de un tambor de cable y/o una rueda de traslación.
En un dispositivo de desconexión de seguridad de
dispositivos de accionamiento eléctrico, con al menos un sensor que
capta los movimientos ocasionados por el dispositivo de
accionamiento eléctrico, con una unidad de evaluación que procesa
las señales del sensor para la comparación de las señales del sensor
con un valor límite preseleccionado y para la desconexión de
seguridad del dispositivo de accionamiento eléctrico teniendo a un
elemento conmutador limitador en disponibilidad para funcionar en
caso de ser sobrepasado el valor límite preseleccionado,
manteniéndose el funcionamiento en condiciones de seguridad los
fallos del dispositivo de accionamiento eléctrico son captados sin
retardo independientemente de la velocidad de traslación o de
elevación y son utilizados para la desconexión del dispositivo de
accionamiento eléctrico gracias al hecho de que los sensores y la
unidad de evaluación están previstos de manera redundante y
respectivamente uno de los sensores redundantes está asignado a una
de las unidades de evaluación, en las unidades de evaluación la
señal de los sensores es comparada con los valores límite
preseleccionados, y en caso de ser sobrepasado el valor límite
preseleccionado, el dispositivo de accionamiento eléctrico es
desconectado por seguridad de manera redundante por dichas unidades
de evaluación sin una utilización de interruptores de fin de carrera
mecánicos.
Se logra un adicional mejoramiento de la
seguridad gracias al hecho de que las unidades de evaluación
redundantes están conectadas entre sí por medio de una conexión de
comunicación para la supervisión mutua, en las unidades de
evaluación redundantes respectivamente asignadas son comparadas las
señales de los sensores respectivamente redundantes, y, en caso de
presentar las respectivas señales de los sensores una desviación
entre sí, las unidades de evaluación desconectan por seguridad el
dispositivo de accionamiento eléctrico mediante elementos de
desconexión de seguridad. También sirve para la seguridad el hecho
de que las unidades de evaluación redundante están conectadas entre
sí a través de una conexión de comunicación para la supervisión
mutua y, en caso de presentar sus señales de desconexión una
desviación entre sí, desconectan por seguridad el dispositivo de
accionamiento eléctrico mediante elementos de desconexión de
seguridad redundantes.
En una realización está previsto que primeros
sensores redundantes para la captación del número de revoluciones
de un cuerpo movido por el dispositivo de accionamiento eléctrico, y
en particular de un tambor de cable y/o una rueda de traslación,
estén asignados al cuerpo, y segundos sensores redundantes para la
captación de la posición del cuerpo movido por el dispositivo de
accionamiento eléctrico, y en particular de un tambor de cable y/o
una rueda de traslación, estén asignados al cuerpo. De esta manera
se cumple con sencillos medios de un circuito de seguridad con la
exigida Categoría 3 según la norma de seguridad europea EN954.T1, y
ello se hace concretamente sin utilizar un conmutador de fuerza
centrífuga mecánico, que está reconocido como desventajoso, y
solamente mediante supervisión redundante del número de
revoluciones.
Una adicional configuración prevé que al
dispositivo de accionamiento eléctrico le estén asignados en el
lado de salida al menos dos generadores de impulsos de valores
absolutos para una captación de posición redundante.
Gracias al hecho de que las unidades de
evaluación actualizan continuamente los valores de posición
absolutos de un recorrido de traslación o un recorrido de
desenrollamiento/enrollamiento de un cable y comparan continuamente
los valores fijamente depositados en las unidades de evaluación con
los valores reales de un recorrido de traslación o un recorrido de
desenrollamiento/enrollamiento de un cable, según una adicional
característica de la invención al aproximarse los valores de
posición suministrados en cada momento por los generadores de
impulsos de valor absoluto al valor de posición que define el final
del recorrido de traslación o del recorrido de
desenrollamiento/enrollamiento de un cable, las unidades de
evaluación pueden reducir los puntos de maniobra en sus curvas de
desconexión proporcionalmente a esta aproximación. Gracias a ello es
posible una sensible y exacta desconexión del movimiento del
eje.
Es particularmente ventajoso el hecho de que un
generador de impulsos está asignado al cuerpo en el lado de
accionamiento y al menos un generador de impulsos está asignado al
cuerpo en el lado de salida, el generador de impulsos del lado de
accionamiento y el generador de impulsos del lado de salida están en
conexión con sendas unidades de evaluación, y en cada una de las
unidades de evaluación son calculados de manera redundante los
números de revoluciones del eje del cuerpo continuamente redundantes
a través de los incrementos de los generadores de impulsos del lado
de accionamiento y del lado de salida, y dichos números de
revoluciones son comparados con un valor de una velocidad de
rotación excesiva depositado en la unidad de evaluación para la
desconexión de seguridad del dispositivo de accionamiento eléctrico
del mecanismo de elevación.
En una configuración de la invención está
previsto que el cuerpo sea un tambor de cable y en las unidades de
evaluación los valores de la velocidad de rotación excesiva queden
depositados en función de la carga a elevar.
Se logra que la mutua comprobación de las
unidades de evaluación pueda ser realizada de manera particularmente
sencilla gracias al hecho de que las unidades de evaluación están
diseñadas de manera redundante en cuanto al funcionamiento y al
soporte físico.
Las unidades de evaluación pueden estar
ventajosamente reunidas en una única unidad de evaluación a prueba
de errores.
La redundancia que se utiliza en todas partes se
logra también gracias al hecho de que los sensores están en
conexión con sendas unidades emisoras, y a través de una propia vía
de transmisión cada una de las unidades emisoras está en conexión
con una respectiva unidad receptora, estando dichas unidades
receptoras a su vez en conexión con la correspondiente unidad de
evaluación.
En una adicional configuración de la invención
está previsto que ambas unidades de evaluación actualicen
continuamente los valores de posición absolutos de ambos generadores
de impulsos de valor absoluto y comparen los valores de posición
actuales con valores teóricos de posición depositados en las
unidades de evaluación. El fallo de un generador de impulsos de
valor absoluto es detectado y comunicado, y el circuito eléctrico
de seguridad es dado el caso desconectado.
Se describe a base del dibujo siguiente un
circuito de seguridad según la invención en distintas formas de
realización. Las distintas figuras muestran lo siguiente:
La Figura 1, un esquema de la circuitería de un
circuito de seguridad para un dispositivo de accionamiento
eléctrico configurado como motor de traslación de una
grúa-puente, y
la Figura 2, el esquema de una circuitería de un
circuito de seguridad para un dispositivo de accionamiento
eléctrico configurado como motor de mecanismo de elevación.
En la Figura 1 se muestra el esquema de una
circuitería de un circuito de seguridad para un dispositivo de
accionamiento eléctrico 12 configurado como motor de traslación de
una grúa-puente. Esta circuitería es naturalmente
también transferible al dispositivo de accionamiento para la
traslación de un carro. La conexión entre la unidad 3 de mando del
equipo y el rectificador de corriente 1 para la introducción de las
órdenes de marcha está indicada mediante la línea 6. Las unidades
de evaluación para la posición de la grúa, o sea de su cuerpo
accionado en forma de un bloque de ruedas 11, están indicadas con
2.1 y 2.2. En cuanto a las unidades de evaluación 2.1 y 2.2, se
trata de respectivas unidades computadoras autónomas. Cada una de
estas unidades 2.1 y 2.2 consta de una fuente de alimentación para
el suministro de corriente, una CPU (CPU = unidad central de
proceso) para el procesamiento de órdenes lógicas, una memoria para
el almacenamiento de las instrucciones de programa, módulos de
entrada y salida para el procesamiento de señales y magnitudes de
medición, y un enlace común de comunicación interno que conecta la
CPU, el medio de almacenamiento y los módulos de entrada y salida.
Ambas unidades de evaluación 2.1 y 2.2 están hechas
idénticamente.
Con el fin de satisfacer para el caso presente
las exigencias de la Categoría 3 establecida a partir del estudio
de riesgos según la norma EN95471, en el lado de salida y
paralelamente al movimiento del eje del bloque de ruedas 11 y
adicionalmente a un generador de impulsos de valor absoluto 8.1
existente se instala un segundo generador de impulsos de valor
absoluto 8.2, captando dichos generadores de valor absoluto la
posición de la grúa. Estos generadores de impulsos de valor
absoluto 8.1, 8.2 pueden estar por ejemplo configurados como
transpondedores dispuestos a lo largo del recorrido de traslación y
una antena dispuesta en la zona del bloque de ruedas 11. Aquí puede
utilizarse también toda otra modalidad de la captación de posición
sin contacto. También es posible disponer a lo largo del recorrido
de traslación una cremallera que engrane con una rueda dentada que
esté fijada en la zona del bloque de ruedas 11 y cuyos movimientos
de giro sean captados por un sensor. La evaluación de este grupo de
sensores redundantes es efectuada asimismo con las dos unidades de
evaluación 2.1 y 2.2, que se supervisan mútuamente. Estas unidades
2.1 y 2.2 están diseñadas de manera redundante en cuanto al
funcionamiento y al soporte físico y con el sistema redundante de
captación de posición con los generadores de impulsos de valor
absoluto 8.1 y 8.2 asumen las tareas de los interruptores de fin de
carrera mecánicos o electrotécnicos convencionales. El generador de
impulsos de valor absoluto 8.1 y 8.2 suministra continuos valores
de medición a lo largo de un trayecto recorrido. Estos valores de
medición son proporcionales y continuos y pueden ser usados para la
medición de longitudes o la determinación de posiciones. Las
unidades de evaluación 2.1 y 2.2 interrogan al mismo tiempo que el
estado de los elementos de mando para el rectificador de corriente
1 a los circuitos de seguridad, para con ello garantizar el seguro
funcionamiento de los elementos de mando.
Esta estructuración redundante del sistema de
captación de posición, evaluación y desconexión satisface las
exigencias de la Categoría 3 según la norma EN954.T1, es decir que
se detecta y se comunica el fallo de un generador de impulsos 8.1 u
8.2, y dado el caso y mediante la desconexión del motor 12 por medio
de los elementos de desconexión de seguridad 16, 17 se pone fin al
movimiento del eje del bloque de ruedas 11 que como tal eje es
accionado por el motor 12 a través de la transmisión 10. Se detecta
todo fallo individual que se produzca en los circuitos generadores
de impulsos. Mediante la realimentación 5.1 y 5.2 de los elementos
de mando para el rectificador de corriente 1 a ambas partes de la
unidad de evaluación 2.1 y 2.2, queda asimismo garantizada la
seguridad a prueba de fallo único. El elemento de mando o bien
también el contactor de maniobra maniobra mediante una tensión de
mando a una bobina de accionamiento que abre o cierra el circuito de
corriente activa propiamente dicho. Según la ejecución de un
elemento de mando, se denomina a éste contacto de reposo o contacto
de trabajo. El rectificador de corriente 1 gobierna al motor
eléctrico y regula su comportamiento de marcha. Mediante el
acondicionamiento del amperaje y de la tensión, el rectificador de
corriente 1 pone en todo momento en disponibilidad los correctos
momentos y números de revoluciones para el motor eléctrico.
Las unidades de evaluación 2.1 y 2.2 actualizan
continuamente sus valores de posición absolutos por medio de ambos
generadores de impulsos de valor absoluto 8.1 y 8.2. Los valores
reales de posición actualmente entrantes son comparados con el
valor de posición del final del recorrido que está fijamente
depositado en estas unidades de evaluación. Al aproximarse los
valores que consisten en el valor de posición del final del
recorrido y el valor de posición actual suministrado por el
generador de impulsos, las unidades de evaluación 2.1 y 2.2 reducen
proporcionalmente a esta aproximación los puntos de maniobra en sus
curvas de desconexión. Al ser iguales dichos valores,
independientemente de otros planos de maniobra y de otros estados
lógicos las unidades de evaluación 2.1 y 2.2 ponen el valor a cero,
con lo cual se pone de este modo fin al movimiento del eje del
bloque de ruedas 11.
Ambas partes de la unidad de evaluación 2.1 y
2.2 trabajan según el principio de la mutua comprobación 4 de la
propia decisión lógica respectivamente tomada, y el estado lógico
positivo, o sea el desbloqueo de la marcha del eje del bloque de
ruedas 11, se mantiene tan sólo con el mutuo consentimiento 4 de las
unidades de evaluación ("operación Y"). Por el contrario, la
interrupción del estado lógico positivo es realizada ya en
solitario, o sea sin el mutuo consentimiento de las unidades de
evaluación 2.1, 2.2. Así pues, cada parte individual de la unidad
de evaluación 2.1 y 2.2 puede forzar de por sí una interrupción
("operación O"). Ambas unidades de evaluación comprueban por
último su estado "de actividad" y por medio de ello sus
conexiones de comunicación 4.
En la Figura 2 se muestra el esquema de una
circuitería de un circuito de seguridad para un dispositivo de
accionamiento eléctrico 12 configurado como motor de un mecanismo de
elevación. Está identificado con 1 un rectificador de corriente que
recibe de una unidad 3 de mando del equipo órdenes 6 para el motor
12 del mecanismo de elevación. El rectificador de corriente 1
gobierna al motor 12 del mecanismo de elevación, que como tal motor
está configurado como motor trifásico regulado por frecuencia, y
regula su comportamiento de marcha. Mediante el acondicionamiento
del amperaje y de la tensión, el rectificador de corriente 1 pone en
todo momento en disponibilidad los correctos momentos y números de
revoluciones para el motor 12 del mecanismo de elevación. Mediante
una comparación del consumo de corriente, por medio del rectificador
de corriente 1 es también realizada una medición de la carga
elevada o bajada por el motor 12 del mecanismo de elevación. Puesto
que en el rectificador de corriente 1 se mide continuamente el
amperaje y éste es proporcional a la carga elevada, puede
normalizarse el amperaje con referencia al peso de la carga y con
ello puede determinarse a través de esto el peso de la carga. Para
la medición de la carga sería también posible disponer un sensor
adicional en el mecanismo de elevación. Están identificadas con 2.1
y 2.2 dos unidades de evaluación que reciben sus realimentaciones
5.1 y 5.2 desde los elementos de mando del rectificador de corriente
1. En cuanto a las unidades de evaluación 2.1 y 2.2, se trata de
respectivas unidades computadoras autónomas. Cada una de estas
unidades de evaluación 2.1 y 2.2 consta de una fuente de
alimentación para el suministro de corriente, una CPU para el
procesamiento de órdenes lógicas, una memoria para el almacenamiento
de las instrucciones de programa, módulos de entrada y salida para
el procesamiento de señales y magnitudes de medición, y un enlace
común de comunicación interno que conecta la CPU, el medio de
almacenamiento y los módulos de entrada y salida. Ambas unidades de
evaluación 2.1 y 2.2 están hechas idénticamente. La comunicación y
las comparaciones entre las unidades de evaluación 2.1 y 2.2 están
indicadas con la conexión de comunicación 4. Están identificados con
7.1 y 7.2 generadores de impulsos del mecanismo de elevación. Los
generadores de impulsos 7.1 y 7.2 están configurados como
generadores de impulsos de rotación o bien también como generadores
de impulsos incrementales que suministran continuamente valores de
medición crecientes o decrecientes de la rotación del eje del
mecanismo de elevación, es decir, del árbol del motor del mecanismo
de elevación o del árbol de salida de la transmisión 10 o del árbol
del tambor de cable 9. Estos valores de medición son proporcionales
y continuos y son utilizados para la determinación del número de
revoluciones. Con adicionales puntos de referencia podrían también
medirse recorridos por medio de los generadores de impulsos 7.1 y
7.2. Los valores de medición de los generadores de impulsos 7.1 y
7.2 son volátiles, es decir que tras el restablecimiento de la
tensión se procede de nuevo a realizar la captación o la cuenta sin
sin embargo conocer el antiguo valor que existía antes de la
desconexión de la tensión. Se identifican con las referencias
numéricas 8.1 y 8.2 generadores de impulsos de valor absoluto
redundantes que sirven para la supervisión de la posición del eje
del mecanismo de elevación. El generador de impulsos de valor
absoluto 8.1 y 8.2 suministra respectivos valores de medición
continuos a lo largo de un recorrido de arrollamiento. Estos
valores de medición son proporcionales y continuos y pueden ser
utilizados para la medición de longitud. El mecanismo de elevación
presenta un tambor de cable 9 que a través de un bloque de
transmisión 10 es accionado por el motor 12 del mecanismo de
elevación. Los generadores de impulsos de valor absoluto 8.1 y 8.2
están aquí asignados al bloque de transmisión 10.
Junto con los dos generadores de impulsos de
valor absoluto 8.1, 8.2 para la supervisión de la posición en el
eje del mecanismo de elevación del bloque de transmisión 10, el
grupo de generadores de impulsos redundantes 7.1 y 7.2 es asimismo
procesado por las unidades de evaluación 2.1, 2.2. Aquí tiene lugar
la determinación del número de revoluciones del eje del mecanismo
de elevación, que en los sistemas de seguridad tradicionales según
el estado de la técnica era captado con el conmutador de fuerza
centrífuga convencional. El número de revoluciones calculado
continuamente de manera redundante por medio de los incrementos de
ambos generadores de impulsos 7.1, 7.2 es comparado en 4 mútuamente
y con el valor de la velocidad de rotación excesiva que está
depositado en las unidades de evaluación 2.1, 2.2. Las
sobrerrevoluciones son depositadas en las unidades de evaluación
2.1, 2.2 en función de la carga a elevar por parte del mecanismo de
elevación. La carga aplicada al mecanismo de elevación es
determinada como se ha descrito anteriormente a través del
rectificador de corriente 1 y por medio de una medición del
amperaje o de correspondientes sensores, con lo cual en la unidad de
evaluación 2.1, 2.2 son respectivamente peticionables las
sobrerrevoluciones previamente establecidas para la carga actual.
Al ser alcanzadas las sobrerrevoluciones críticas, las unidades de
evaluación 2.1, 2.2 desconectan a través de los elementos de
desconexión de seguridad 16, 17 al elemento de mando para el
rectificador de corriente 1 del mecanismo de elevación y ponen fin
al movimiento del eje del tambor de cable 9. Los elementos de
desconexión de seguridad 16, 17 están configurados como
contactores.
Mediante la captación redundante del número de
revoluciones y utilizando el valor real de carga actual en la
unidad de evaluación 2.1, 2.2, para velocidad de elevación
dependiente de carga es con la invención posible captar con
antelación, o sea a su debido tiempo, cuándo se alcanzan las
sobrerrevoluciones y desconectar el movimiento del eje del tambor
de elevación 9 del mecanismo de elevación para toda posible
velocidad dependiente de la carga.
Esta estructuración redundante con generadores
de impulsos incrementales 7.1, 7.2 y generadores de impulsos de
valor absoluto 8.1, 8.2 para un mecanismo de elevación con tambor de
cable 9, bloque de transmisión 10 y motor 12 del mecanismo de
elevación satisface las exigencias de la Categoría 3 según la norma
de homologación europea EN954.T1 para mecanismos de elevación. El
fallo de un generador de impulsos 7.1, 7.2, 8.1, 8.2 conduce a la
detección del estado de fallo, es comunicado de inmediato y conduce
a la desconexión del eje del mecanismo de elevación por medio de
los elementos de desconexión de seguridad. Es procesado todo fallo
individual de los circuitos generadores de impulsos 7.1, 7.2, 8.1,
8.2. Mediante la realimentación 5.1, 5.2 de los elementos de mando
del rectificador de corriente 1 a ambas partes de la unidad de
evaluación 2.1, 2.2 está siempre garantizada la seguridad a prueba
de fallo único.
- 1
- Rectificador de corriente
- 2.1
- Unidad de evaluación
- 2.2
- Unidad de evaluación
- 3
- Unidad de mando del equipo
- 4
- Conexión de comunicación
- 5.1
- Realimentación de la unidad de evaluación 2.1
- 5.2
- Realimentación de la unidad de evaluación 2.2
- 6
- Órdenes de la unidad de mando
- 7.1
- Generador de impulsos
- 7.2
- Generador de impulsos
- 8.1
- Generador de impulsos de valor absoluto
- 8.2
- Generador de impulsos de valor absoluto
- 9
- Tambor de cable
- 10
- Bloque de transmisión
- 11
- Bloque de ruedas
- 12
- Dispositivo de accionamiento eléctrico
- 16
- Elemento de desconexión de seguridad
- 17
- Elemento de desconexión de seguridad.
- \bullet DE 19612423 A1 [0001] [0009]
- \bullet DE 4440420 [0008]
Claims (12)
1. Procedimiento de desconexión de seguridad de
dispositivos de accionamiento eléctrico configurados como motores
trifásicos de grúa controlados por frecuencia, en el que las señales
de al menos un sensor (7.1, 7.2, 8.1, 8.2) que capta los
movimientos ocasionados por el dispositivo de accionamiento
eléctrico son en una unidad de evaluación (2.1, 2.2) comparadas con
un valor límite preseleccionado y por medio de la unidad de
evaluación (2.1, 2.2) para la puesta de un elemento conmutador
limitador en disponibilidad para funcionar en caso de ser
sobrepasado el valor límite preseleccionado el dispositivo de
accionamiento eléctrico es desconectado por seguridad, siendo las
señales de los sensores (7.1, 7.2, 8.1, 8.2) captadas de manera
redundante y comparadas de manera redundante en las unidades de
evaluación (2.1, 2.2) con los valores límite preseleccionados, con
lo cual el dispositivo de accionamiento eléctrico (12) es
desconectado por seguridad de manera redundante en caso de ser
sobrepasado el valor límite preseleccionado y sin una utilización de
interruptores de fin de carrera mecánicos, siendo las señales de
los sensores redundantes (7.1, 7.2, 8.1, 8.2) aportadas a las
unidades de evaluación redundantes (2.1, 2.2) respectivamente
asignadas y siendo dichas señales evaluadas ahí, y supervisándose
mútuamente las unidades de evaluación redundantes (2.1, 2.2);
caracterizado por el hecho de que, en caso de presentar las
respectivas señales de los sensores (7.1, 7.2, 8.1, 8.2) una
desviación entre sí, el dispositivo de accionamiento eléctrico (12)
es desconectado por seguridad respectivamente mediante elementos de
desconexión de seguridad redundantes (16, 17), y en caso de
presentar sus señales de desconexión una desviación entre sí, el
dispositivo de accionamiento eléctrico (12) es respectivamente
desconectado por seguridad mediante elementos de desconexión de
seguridad redundantes (16, 17).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que por medio de sensores
redundantes (7.1, 7.2) es captado el número de revoluciones de un
cuerpo movido por el dispositivo de accionamiento eléctrico (12), y
en particular de un tambor de cable (9) y/o una rueda de traslación
(11), y por medio de adicionales sensores redundantes (8.1, 8.2) es
captada la posición del cuerpo movido por el dispositivo de
accionamiento eléctrico (12), y en particular de un tambor de cable
(9) y/o una rueda de traslación (11).
3. Dispositivo de desconexión de seguridad de
dispositivos de accionamiento eléctrico configurados como motores
trifásicos de grúa controlados por frecuencia para la ejecución de
un procedimiento según las susodichas reivindicaciones 1 o 2, con
al menos un sensor que capta los movimientos ocasionados por el
dispositivo de accionamiento eléctrico, con una unidad de
evaluación que procesa las señales del sensor para la comparación de
las señales del sensor con un valor límite preseleccionado y para
la desconexión de seguridad del dispositivo de accionamiento
eléctrico teniendo a un elemento conmutador limitador en
disponibilidad para funcionar en caso de ser sobrepasado el valor
límite preseleccionado, estando los sensores (7.1, 7.2, 8.1, 8.2) y
la unidad de evaluación (2.1, 2.2) previstos de manera redundante y
estando en cada caso uno de los sensores redundantes (7.1, 7.2, 8.1,
8.2) asignado a una de las unidades de evaluación (2.1, 2.2),
siendo en las unidades de evaluación (2.1, 2.2) las señales de los
sensores (7.1, 7.2, 8.1, 8.2) comparadas con los valores límite
preseleccionados y siendo en caso de ser sobrepasado el valor
límite preseleccionado el dispositivo de accionamiento eléctrico
(12) desconectado por seguridad de manera redundante por dichas
unidades de evaluación sin una utilización de interruptores de fin
de carrera mecánicos, estando las unidades de evaluación redundantes
(2.1, 2.2) mútuamente conectadas por medio de una conexión de
comunicación (4) para la mutua supervisión, siendo en las unidades
de evaluación redundantes (2.1, 2.2) respectivamente asignadas
comparadas las señales de los sensores (7.1, 7.2, 8.1, 8.2)
respectivamente redundantes y estando las unidades de evaluación
redundantes (2.1, 2.2) conectadas entre sí por medio de una
conexión de comunicación (4) para la mutua supervisión;
caracterizado por el hecho de que, en caso de presentar las
respectivas señales de los sensores (7.1, 7.2, 8.1, 8.2) una
desviación entre sí, las unidades de evaluación (2.1, 2.2)
desconectan por seguridad el dispositivo de accionamiento eléctrico
(12) respectivamente por medio de elementos de desconexión de
seguridad redundantes (16, 17) y al haber una desviación de sus
señales de desconexión entre sí desconectan por seguridad el
dispositivo de accionamiento eléctrico (12) respectivamente por
medio de elementos de desconexión de seguridad redundantes
(16, 17).
(16, 17).
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que están asignados al cuerpo
primeros sensores redundantes (7.1, 7.2) para la captación del
número de revoluciones de un cuerpo movido por el dispositivo de
accionamiento eléctrico (12), y en particular de un tambor de cable
(9) y/o de una rueda de traslación (11), y están asignados al
cuerpo segundos sensores redundantes para la captación de la
posición del cuerpo movido por el dispositivo de accionamiento
eléctrico (12), y en particular de un tambor de cable (9) y/o una
rueda de traslación (11).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 o 4, caracterizado por el hecho de que están asignados al
dispositivo de accionamiento eléctrico (12) en el lado de salida al
menos dos generadores de impulsos de valor absoluto (8.1, 8.2) para
una captación de posición redundante.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que ambas unidades de
evaluación (2.1, 2.2) actualizan continuamente los valores de
posición absolutos de ambos generadores de impulsos de valor
absoluto (8.1, 8.2) y comparan los valores de posición actuales con
valores teóricos de posición de un recorrido de traslación o de un
recorrido de desenrollamiento/enrollamiento de un cable depositados
fijamente en las unidades de evaluación (2.1, 2.2).
7. Dispositivo según la reivindicación 5 o 6,
caracterizado por el hecho de que al aproximarse los valores
de posición suministrados actualmente por los generadores de
impulsos de valor absoluto (8.1, 8.2) al valor de posición que
define el final del recorrido de traslación o del recorrido de
desenrollamiento/enrollamiento, las unidades de evaluación (2.1,
2.2) reducen los puntos de maniobra en sus curvas de desconexión
proporcionalmente a esta aproximación.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 a 7, caracterizado por el hecho de que un generador de
impulsos (7.1) está asignado al cuerpo (9, 11) en el lado de
accionamiento y al menos un generador de impulsos (7.2) está
asignado a dicho cuerpo en el lado de salida, y en cada una de las
unidades de evaluación (2.1, 2.2) es calculado continuamente y de
manera redundante y por medio de los incrementos de los generadores
de impulsos (7.1, 7.2) del lado de accionamiento y del lado de
salida el número de revoluciones del eje del cuerpo y el mismo es
comparado con un valor de una velocidad de rotación excesiva
depositado en la unidad de evaluación (2.1, 2.2) para la
desconexión de seguridad del dispositivo de accionamiento
eléctrico.
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado por el hecho de que el cuerpo es un tambor de
cable (9) y en las unidades de evaluación (2.1, 2.2) están
depositados los valores de la velocidad de rotación excesiva en
función de la carga a elevar.
10. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 3 a 9, caracterizado por el hecho de que las
unidades de evaluación (2.1, 2.2) están diseñadas de manera
redundante en cuanto al funcionamiento y al soporte físico.
11. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 3 a 10, caracterizado por el hecho de que
las unidades de evaluación (2.1, 2.2) están reunidas en una única
unidad de evaluación a prueba de fallos.
12. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 3 a 11, caracterizado por el hecho de que
los sensores (7.1, 7.2, 8.1, 8.2) están cada uno en conexión con
una respectiva unidad emisora, y cada una de las unidades emisoras
está a través de una propia vía de transmisión en conexión con una
respectiva unidad receptora que está a su vez en conexión con la
correspondiente unidad de evaluación (2.1, 2.2).
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