ES2623498T3 - Comprobación de desconexión en emergencia - Google Patents

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ES2623498T3 ES13161305.1T ES13161305T ES2623498T3 ES 2623498 T3 ES2623498 T3 ES 2623498T3 ES 13161305 T ES13161305 T ES 13161305T ES 2623498 T3 ES2623498 T3 ES 2623498T3
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Celarie Marceraus Donbou Kenfouet
Daniel Linke
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Abstract

Configuración de circuitos para desconectar en caso de emergencia una carga (81, 82, 83) y para comprobar la funcionalidad correcta del sistema de desconexión en emergencia de la carga en un sistema con sensor (110) para controlar una carga (81, 82, 83) y con pulsador de desconexión en emergencia (120), que incluye: - Una fuente de alimentación eléctrica (80), que está conectada mediante líneas eléctricas y una salida de carga (20) con la carga (81, 82, 83), - un interruptor principal (1) para bloquear o conducir la tensión de alimentación a la carga, - una primera conexión serie (21) compuesta por un primer interruptor de salida (3) que puede controlarse y un primer diodo (63), que conduce a una salida de carga (20), - una segunda conexión serie (22) compuesta por un segundo interruptor de salida (4) que puede controlarse y un segundo diodo (64), que conduce a la salida de carga (20), - una conexión transversal (25) entre los circuitos serie (21, 22), para conectar estos interruptores de salida (3, 4) conjuntamente al interruptor principal (1) y - una unidad lógica (90) para la conexión y desconexión alternada de en cada caso uno de los interruptores de salida (3, 4) en un servicio de prueba con la carga desacoplada mediante una toma (43, 44) de la tensión en el interruptor de salida que se comprueba en cada caso y dejando conectado el otro interruptor de salida (4, 3) correspondiente en un servicio de carga con aportación de corriente a la carga.

Description

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COMPROBACION DE DESCONEXION EN EMERGENCIA DESCRIPCION
La invencion se refiere a una configuracion de circuitos para desconectar en caso de emergencia una carga y para comprobar la funcionalidad correcta del sistema de desconexion en emergencia de la carga en un sistema con sensor para controlar la carga y con pulsador de desconexion en emergencia.
Para desconectar en emergencia una carga se utilizan reles mecanicos o electronicos o contactores y existen aplicaciones en las que la seguridad de la desconexion es extraordinariamente importante. Por ello se comprueba en la practica si el rele de desconexion en emergencia se encuentra tambien en caso de emergencia realmente en condiciones de desconectar la carga. Esta comprobacion se realiza desconectando el rele de desconexion en emergencia mediante el impulso de prueba durante un breve tiempo, por lo general entre 300 ps y 1 ms. No obstante, esta clase de comprobacion de la fiabilidad tiene carencias, que la invencion desea evitar. Ciertamente tienen los reles electromecanicos demasiada inercia para caer durante tales impulsos de prueba, pero se producen ciclos de conexion que acortan la vida util del rele. En reles electronicos pueden producirse interpretaciones erroneas de los impulsos de prueba, sobre todo cuando la duracion de los impulsos de prueba se encuentra en el mismo orden de magnitud que las longitudes de los impulsos de senales utiles. En instalaciones con longitudes de cables largas pueden ademas ser absorbidos los impulsos de prueba por la inductividad de los cables o incluso anularse del todo, con lo que falla la comprobacion de la funcionalidad.
Por el documento US 2004/0165404 A1= DE 103 07 999 A1 se conoce un equipo de control de accionamientos para un convertidor de corriente autoconmutado, que regula los conductores de fase hacia un motor de corriente trifasica como carga. El equipo de control de accionamientos incluye una primera y una segunda conexiones serie, compuestas en cada caso por un interruptor y un diodo, estando conectados circuitos serie por pares mediante uniones transversales, para conducir la tension de alimentacion al equipo de control del accionamiento, para que el mismo pueda controlar optoacopladores, que a su vez controlan las valvulas del convertidor de corriente. El equipo de control de accionamientos allf configurado hace posible la comprobacion dclica de los interruptores que se encuentran en los circuitos serie sin interrupcion del servicio, conectando y desconectando alternadamente los interruptores.
La invencion tiene como objetivo basico mejorar una instalacion con sistema de desconexion en emergencia de una carga en el sentido de que la comprobacion de la funcionalidad correcta de elementos de maniobra, que en particular estan relacionados con la desconexion en emergencia de una carga, pueda realizarse con rapidez y seguridad mientras la instalacion sigue funcionando.
La invencion se define en las reivindicaciones.
En detalle, para comprobar la funcionalidad correcta de elementos de maniobra situados en paralelo en el trayecto de la alimentacion electrica de una carga, se conecta uno de estos elementos de maniobra durante un determinado espacio de tiempo, mientras que se desacopla el otro correspondiente elemento de maniobra conectado en paralelo y se comprueba durante este tiempo de desacoplamiento en cuanto a la fiabilidad de la desconexion.
En el caso de una desconexion en emergencia de una carga, se abren los elementos de maniobra a comprobar regularmente en el circuito de salida de la instalacion. En detalle, se realiza la desconexion de emergencia mediante dos circuitos serie compuestos por interruptor de salida y el correspondiente diodo y se conecta mediante una union transversal con el interruptor principal, que conduce la tension de alimentacion a la carga cuando no existe ninguna desconexion en emergencia. Para los controles descritos esta previsto un circuito logico, para poner en servicio los interruptores de salida durante el servicio de prueba alternadamente durante un cierto periodo de tiempo y comprobar el interruptor de salida puesto fuera de servicio en cada caso en cuanto a su funcionalidad correcta. Es especialmente ventajoso que no sea necesario comprobar con impulsos de prueba la fiabilidad del interruptor de salida en el trayecto de la alimentacion electrica hacia la carga, lo cual evita interpretaciones incorrectas de las pruebas.
El fundamento de la prueba puede tambien aplicarse a otros elementos de maniobra, como por ejemplo el interruptor principal. Para este fin estan previstos dos elementos de maniobra a comprobar, por ejemplo interruptores principales, en paralelo a la union con la tension de alimentacion y pueden ponerse en servicio alternadamente. Los lados de salida de estos elementos de maniobra o interruptores principales estan desacoplados mediante diodos. El elemento de maniobra o interruptor principal puesto fuera de servicio en cada caso, puede comprobarse con el circuito logico en cuanto a su fiabilidad.
La invencion puede aplicarse a varios canales o salidas de carga en paralelo. Se asocian en cada caso dos interruptores de salida a un canal, utilizandose un interruptor de salida del par para el servicio del canal durante un cierto espacio de tiempo, mientras que el otro interruptor de salida, que por asf decirlo se encuentra en reposo, puede comprobarse en cuanto a su funcionalidad correcta.
Mediante la configuracion doble o multiple de interruptores es posible que funcionen los interruptores en un servicio favorable, lo cual prolonga su vida util.
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En base a los dibujos se describiran ejemplos de realizacion de la invencion. Al respecto muestran:
figura 1 una configuracion de circuitos para comprobar la funcionalidad correcta de un sistema de desconexion en emergencia de una carga,
figura 2 una variante mejorada respecto a la figura 1,
figura 3 una forma de realizacion de una configuracion de circuitos con varias salidas digitales,
figura 4 una configuracion de circuitos, con interruptor de masa,
figura 5 el interruptor de masa constituido por dos elementos de maniobra,
figura 6 una variante de realizacion respecto a la figura 5 para una mayor seguridad,
figura 7 una variante de realizacion con varias salidas digitales,
figura 8 un circuito simplificado con varias salidas digitales y
figura 9 una representacion de bloques del sistema completo.
En la figura 9 se representa esquematicamente el sistema completo con sensor 110 para controlar una carga 81 y con pulsador de desconexion en emergencia 120. La carga 81 puede representar una maquina, un aparato o un circuito, tambien de tipo digital y se controla mediante un equipo logico 90. La unidad logica evalua las informaciones del sensor y controla la carga 81 en funcion de estas informaciones del sensor. Si no se encuentran las informaciones del sensor dentro de una gama de consigna, origina la unidad logica la desconexion de la carga 81 mediante una configuracion de circuitos 100 para la desconexion en emergencia.
La desconexion se realiza tambien en base al pulsador de desconexion en emergencia 120, cuya senal es evaluada por la unidad logica 90. La configuracion de circuitos 100 para la desconexion en emergencia o partes de la misma, se representa en las figuras 1 a 8.
La configuracion de circuitos para la desconexion en emergencia de la figura 1 incluye un interruptor principal 1 y puede incluir adicionalmente un segundo interruptor principal 2. Una carga 81, que en particular puede incluir un circuito digital, se alimenta desde una fuente de alimentacion electrica 80 a traves de dos circuitos serie 21,22, que contienen respectivos interruptores de salida 3 y 4 y diodos de desacoplamiento 61, 63 y 62, 64 respectivamente y que estan conectados mediante una lmea de conexion transversal 25 entre sf, asf como con una lmea de salida 20. Los interruptores 1 a 4 pueden ser contactos de maniobra mecanicos, prefiriendose interruptores electronicos, por ejemplo transistores NMOS. Los interruptores 1 a 4 llevan asociadas tomas para pruebas 41, 42, 43, 44, que conducen a la unidad logica 90. Cada interruptor 1 a 4 dispone de una lmea de control, simbolizada mediante la correspondiente flecha 1a, 2a, 3a, 4a. La unidad logica 90 esta conectada con los interruptores 1 a 4 a traves de estas lmeas de control y conectada mediante las tomas para pruebas 41 a 44, para accionar los interruptores en funcion del programa y tomar tensiones de prueba de las tomas para pruebas 41 a 44.
La comprobacion de la fiabilidad de la desconexion en emergencia de los interruptores se realiza como sigue:
Tomemos el equipamiento simple de la configuracion de circuitos sin el segundo interruptor principal 2. Ademas supongamos que la carga 81 se alimenta a traves del primer interruptor principal 1, el diodo 61, el primer interruptor de salida 3 y el diodo 63. Cuando ahora debe comprobarse la funcionalidad correcta del interruptor de salida 3, conecta el circuito logico 90 tambien el interruptor de salida 4, con lo que la salida de la carga 20 sigue estando alimentada electricamente con continuidad, incluso cuando el circuito logico 90 desconecta el interruptor de salida 3 y lo traslada a la fase de prueba. En esta fase de prueba vana la tension en la toma para pruebas 43, descendiendo la tension practicamente hasta cero, lo cual es evaluado por el circuito logico 90, para emitir un dictamen sobre la fiabilidad del interruptor de salida 3.
Cuando debe comprobarse la funcionalidad correcta del segundo interruptor de salida 4, se conecta el primer interruptor de salida 3 y se desconecta el segundo interruptor de salida 4, obteniendose entonces un dictamen sobre la fiabilidad de la desconexion en emergencia.
La configuracion de circuitos representada con dos interruptores principales 1 y 2 permite comprobar la fiabilidad de estos interruptores tal como se ha realizado con los interruptores de salida 3 y 4. Los interruptores principales se ponen en servicio alternadamente durante un cierto espacio de tiempo y el interruptor principal que se encuentra en cada caso fuera de servicio se comprueba en cuanto a funcionalidad correcta. Esto se realiza mediante las tomas para pruebas 41 y 42.
La figura 2 muestra una configuracion de circuitos para la desconexion en emergencia con mayores niveles de seguridad. Con cada interruptor de salida 3 o 4 se conecta en serie otro interruptor de salida 5 y 6 respectivamente, a los que conducen lmeas de control 5a y 6a. Se procura tener un control con dos canales mediante dos unidades logicas 90 y 91 cuando se desea una redundancia en el control. Las unidades logicas pueden estar compuestas por dos modulos de redundancia distinta, diversa, pero pueden presentar tambien la misma tecnologfa.
El control de la lmea de salida 20 se realiza alternadamente a traves de los interruptores de salida 3 y 5 o a traves de los interruptores de salida 4 y 6. Los interruptores de salida que en cierto modo se encuentran en reposo pueden diagnosticarse durante el funcionamiento en servicio de los otros interruptores de salida. Cuando por ejemplo debe comprobarse el interruptor 3, se conecta el interruptor 5 y el circuito logico juega con el interruptor 3 para tomar tensiones de prueba en la toma para pruebas 43. Cuando debe comprobarse el interruptor 5, se conecta el interruptor 3 y los ciclos de maniobra del interruptor 5 se ocupan de las tensiones de prueba en la toma para pruebas
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43. Los interruptores 4 y 6 del circuito serie 22 se prueban de forma analoga en cuanto a su funcionalidad correcta. Tal como ya se indicado, no se interrumpe durante esta fase de prueba la alimentacion de la carga 81, ya que permanece garantizada una alimentacion de la carga a traves del ramal 21 o 22 que no se prueba en cada caso.
La configuracion de circuitos de la figura 2 permite un diagnostico adicional de la senal de salida mediante la toma para pruebas 40. Desconectando la senal de salida de la lmea de salida 20 mediante al menos uno de los interruptores 3 o 5 y 4 o 6 pueden detectarse faltas debidas a la adherencia (stuck-at failure) en un circuito digital. En una falta debida a adherencia se queda enganchado el circuito digital en "0" o "1".
La figura 3 muestra una configuracion de circuitos con varias lmeas de salida 20, 26 para cargas digitales 81, 82. Para la salida 26 estan previstos dos circuitos serie en paralelo entre sf compuestos por los interruptores 7 y 9, asf como los diodos 65 o bien 8 y 10 y el diodo 66 y estan dotados de respectivas tomas para pruebas 45 y 46. Ademas existe una toma para pruebas 50 separada para la salida 26. Al circuito de la figura 3 pertenecen adicionalmente dos unidades logicas, tal como se representa en la figura 2, pero con las lmeas adicionales de control 7a, 8a, 9a, 10a. La comprobacion en cuanto a funcionalidad correcta se realiza de la misma manera que en la forma de realizacion de la figura 2.
La figura 4 muestra el circuito de la figura 2 complementado con un interruptor de masa 11, mediante el cual la lmea de salida 20 continua hasta masa 30. Una falta externa por adherencia en la salida puede eliminarse mediante este interruptor de masa 11 controlando a traves de la lmea de control 11a, desconectando por breve tiempo la corriente de carga.
La figura 5 muestra una posibilidad de realizacion del interruptor de masa 11, estando previstas dos conexiones serie 31, 32 formadas por elemento de maniobra 12 y diodo 71, asf como elemento de maniobra 13 y diodo 72. Ambos elementos de maniobra 12 y 13, se conectan alternadamente a traves de lmeas de control 12a, 13a o bien se prueban, estando alimentada la carga 81 continuamente. Las senales de prueba se obtienen en las tomas para pruebas 51 y 52.
La figura 6 muestra una configuracion de circuitos para la desconexion en emergencia con mayores exigencias de seguridad a los interruptores de masa constituidos por dos circuitos serie 31, 32. Cada circuito serie 31, 32 contiene ademas un elemento de maniobra adicional 14, 15 con lmea de control 14a, 15a. Similarmente a lo descrito en la figura 2, funcionan los circuitos serie 31 o 32 mientras los elementos de maniobra del ramal que en cierto modo encuentra en reposo se prueban uno tras otro, conectando uno de los interruptores y accionando el otro interruptor para obtener una senal de prueba en la toma para pruebas 51, 52 asociada.
La figura 7 muestra un sistema con varias salidas digitales 20, 27, a las que estan asociados respectivos interruptores de masa de la manera indicada en la figura 5. En consecuencia existen, ademas de los circuitos serie 31 y 32, compuestos por elemento de maniobra 12 y 13 respectivamente y diodo 71 y 72 respectivamente, adicionalmente el circuito serie 33 con elemento de maniobra 16 y diodo 73 y el circuito serie 34 con elemento de maniobra 17 y diodo 74, estando conectados estos circuitos serie 31 a 34 y otros posibles circuitos serie de mediante una lmea de conexion transversal 35 entre sf y con al menos un interruptor principal 18. En el ejemplo de realizacion se representan los interruptores principales 18 y 19 desacoplados mediante diodos 75, 76. Todos los interruptores pueden controlarse mediante las correspondientes lmeas de control 1a a 19a. La funcionalidad de los interruptores puede comprobarse mediante una o dos unidades logicas no representada/s y para este fin estan previstas tomas para prueba 51 a 54 para los elementos de maniobra 12, 13, 16, 17 y tomas de prueba 55, 56 para los elementos de maniobra 18 y 19.
La figura 8 muestra una posible particularidad como variante respecto a la figura 7, en la que solo existen dos circuitos serie 31 y 32 en paralelo. El detalle es comparable con los circuitos serie 21, 22 de la figura 2. Los elementos de maniobra de la figura 8 pueden comprobarse de manera similar a los de la figura 2.
Resumiendo, puede determinarse que mediante la disposicion en paralelo de circuitos serie con elementos de maniobra, puede comprobarse la configuracion de circuitos en cuanto a fiabilidad, poniendo uno de estos elementos de maniobra fuera de servicio y probandolo, mientras que el otro elemento de maniobra dispuesto en paralelo mantiene el servicio.
Para lograr una larga vida util de la configuracion de circuitos preve el programa de prueba memorizado en el circuito logico conmutar con regularidad los interruptores varias veces al dfa durante un determinado espacio de tiempo, con lo que el tiempo de servicio y el tiempo de reposo de cada interruptor es aproximadamente el mismo.
Lista de referencias
1, 2 3 -10 1a - 19a 11
12 -19 20, 26, 27 21,22,23,24
interruptor principal interruptor de salida lmea de control interruptor de masa elementos de maniobra lmea de salida circuitos serie
25, 35 30
31,32,33,34 40-46, 50-56 5 61-66, 71-76
80
81, 82, 83 90, 91 100
10 110
120
lmea de conexion transversal masa
circuitos serie tomas para pruebas diodos de desacoplamiento fuente de alimentacion electrica carga
unidad logica
configuracion de circuitos para la desconexion en emergencia sensor
pulsador de desconexion en emergencia

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Configuracion de circuitos para desconectar en caso de emergencia una carga (81, 82, 83) y para comprobar la funcionalidad correcta del sistema de desconexion en emergencia de la carga en un sistema con sensor (110) para controlar una carga (81, 82, 83) y con pulsador de desconexion en emergencia (120), que incluye:
    - Una fuente de alimentacion electrica (80), que esta conectada mediante lmeas electricas y una salida de carga (20) con la carga (81, 82, 83),
    - un interruptor principal (1) para bloquear o conducir la tension de alimentacion a la carga,
    - una primera conexion serie (21) compuesta por un primer interruptor de salida (3) que puede controlarse y un primer diodo (63), que conduce a una salida de carga (20),
    - una segunda conexion serie (22) compuesta por un segundo interruptor de salida (4) que puede controlarse y un segundo diodo (64), que conduce a la salida de carga (20),
    - una conexion transversal (25) entre los circuitos serie (21, 22), para conectar estos interruptores de salida (3, 4) conjuntamente al interruptor principal (1) y
    - una unidad logica (90) para la conexion y desconexion alternada de en cada caso uno de los interruptores de salida (3, 4) en un servicio de prueba con la carga desacoplada mediante una toma (43, 44) de la tension en el interruptor de salida que se comprueba en cada caso y dejando conectado el otro interruptor de salida (4, 3) correspondiente en un servicio de carga con aportacion de corriente a la carga.
  2. 2. Configuracion de circuitos de acuerdo con la reivindicacion 1,
    en la que un primer y un segundo interruptor principal (1, 2) estan conectados a la fuente de alimentacion electrica (80) y a la conexion transversal (25) y pueden controlarse mediante la unidad logica (90) alternadamente en el servicio de carga y en el servicio de prueba.
  3. 3. Configuracion de circuitos de acuerdo con la reivindicacion 2,
    en la que el primer interruptor principal (1) esta conectado a traves de un tercer diodo (61) con el primer interruptor de salida (3) que puede controlarse y con la conexion transversal (25), mientras que el segundo interruptor principal (2) esta conectado a traves de un cuarto diodo (62) con el segundo interruptor de salida (4) que puede controlarse y con la conexion transversal (25).
  4. 4. Configuracion de circuitos de acuerdo con la reivindicacion 3,
    en la que entre el interruptor principal (1, 2) y entre el interruptor de salida (3, 4) y el correspondiente diodo (61, 62, 63, 64) conectado a continuacion, esta prevista una toma para pruebas (41, 42, 43, 44) hacia el circuito logico (90).
  5. 5. Configuracion de circuitos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4,
    en la que los circuitos serie (21, 22) incluyen en cada caso dos interruptores de salida (3, 5; 4, 6) situados uno detras de otro, los correspondientes diodos (63; 64) y las correspondientes tomas para pruebas (43, 44), y en la que el servicio de carga se realiza a traves del primer o del segundo circuito serie (21,22), mientras que el servicio de prueba se realiza con los interruptores de salida (3, 5; 4, 6) a traves del circuito serie desacoplado en cada caso.
  6. 6. Configuracion de circuitos de acuerdo con la reivindicacion 5,
    en la que los interruptores de salida (3, 5; 4, 6) situados en cada caso uno tras otro pueden controlarse a traves de dos canales desde dos unidades logicas (90, 91) diferentes, para lograr una redundancia en el control.
  7. 7. Configuracion de circuitos de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 o 6,
    en la que el servicio de prueba para interruptores de salida (3, 5; 4, 6) situados en cada caso uno tras otro se realiza estando conectado uno de los interruptores de salida y realizando ciclos de conmutacion del otro interruptor de salida en funcion de la unidad logica (90), que controla el interruptor de salida sometido al ciclo de conmutacion.
  8. 8. Configuracion de circuitos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7,
    en la que varios interruptores de salida (3, 4, 7, 8) o en cada caso dos interruptores de salida conectados uno tras otro (3/5, 4/6, 7/9, 8/10) estan conectados en paralelo entre sf a la conexion transversal (25) y constituyen pares, de los cuales uno esta conectado en cada caso con una salida de carga (20, 26).
  9. 9. Configuracion de circuitos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la salida de carga (20) dispone de una toma para pruebas (40).
  10. 10. Configuracion de circuitos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9,
    en la que la carga (81) incluye un circuito digital y esta conectada con masa (30) a traves de un interruptor de masa (11) que puede controlarse, que permite eliminar faltas por adherencia del circuito digital.
  11. 11. Configuracion de circuitos de acuerdo con la reivindicacion 10,
    en la que el interruptor de masa (11) se forma mediante dos circuitos serie (31, 32) conectados en paralelo, que conducen a masa (31, 32) formados por elemento de maniobra (12, 13) y diodo (71, 72).
  12. 12. Configuracion de circuitos de acuerdo con la reivindicacion 11,
    en la que cada circuitos serie (31, 32) que conduce a masa (30) incluye dos elementos de maniobra (12, 14; 13, 15).
  13. 13. Configuracion de circuitos de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 o 12,
    5 en la que cada circuito serie (31, 32) que conduce a masa (30) incluye una toma para pruebas (51, 52).
  14. 14. Configuracion de circuitos de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 13,
    en la que el interruptor de masa (11) esta previsto para varias lmeas de salida digitales (20, 27), que estan conectadas mediante respectivos circuitos serie (31, 32; 33, 34) de elementos de maniobra (12, 13; 16, 17) y 10 diodos (71, 72; 73, 74) con al menos un interruptor principal (18; 19), que establece o interrumpe la conexion
    entre la fuente de alimentacion electrica (80) y masa (30).
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