FR2875373A1 - Electrical start motor controlling, monitoring and commanding system for e.g. industrial automation, has switchgear modules e.g. circuit breaker, contactor and thermal relay connected to terminals and power prewiring units - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte à un système de commande électriqueThe present invention relates to an electrical control system
permettant la gestion du contrôle/commande d'une ou plusieurs charges électriques basse tension, comme par exemple un ou plusieurs moteurs électriques. Le système possède une architecture modulaire qui va permettre de simplifier la réalisation allowing the control / command management of one or more low voltage electrical loads, such as for example one or more electric motors. The system has a modular architecture that will simplify the realization
d'automatismes simples, en particulier des automatismes industriels ou des automatismes du bâtiment. simple automation, in particular industrial automation or building automation.
La gestion du contrôle/commande de départs moteurs électriques peut nécessiter l'utilisation de plusieurs fonctions de puissance et de plusieurs fonctions de contrôle telles que: sectionnement, interruption, protection contre les courts-circuits, protection thermique, ordre et logique de commande, démarrage, signalisation, mesure, communication, etc. Habituellement, les fonctions de puissance sont réalisées par divers appareillages de puissance qui sont installés entre une alimentation électrique de puissance amont et la(les) charge(s) à contrôler et/ou à commander situées en aval. Parmi ces appareillages de puissance, on trouve par exemple des disjoncteurs magnétiques ou magnéto-thermiques, des contacteurs, des relais de protection thermique, des fusibles, des démarreurs progressifs, des alimentations, des borniers de puissance, etc. The control / control of electrical motor starters may require the use of several power functions and several control functions such as: isolation, interruption, protection against short circuits, thermal protection, order and control logic, startup , signaling, measurement, communication, etc. Usually, the power functions are performed by various power devices that are installed between an upstream power supply and the load (s) to control and / or control located downstream. These power devices include, for example, magnetic or magneto-thermal circuit breakers, contactors, thermal protection relays, fuses, soft starters, power supplies, power terminals, and so on.
De plus, certains appareillages de puissance peuvent être associés entre eux pour réaliser des fonctions logiques simples de départ moteur de type inverseur, démarrage étoile-triangle, etc.....DTD: Les fonctions de contrôle sont réalisées par divers appareillages de contrôle qui peuvent être éventuellement reliés à divers équipements d'automatisme, tel qu'un automate programmable, au moyen d'entrées/sorties et/ou de bus de communication. In addition, certain power equipment can be associated with each other to perform simple logic functions of starter motor starter, star-delta start, etc ... DTD: The control functions are performed by various control devices that may optionally be connected to various automation equipment, such as a PLC, by means of inputs / outputs and / or communication buses.
Ces appareillages de contrôle sont par exemple du type capteurs, relais de mesure, temporisations, interfaces de communication, interfaces hommemachine, borniers de contrôle, etc... These control devices are for example of the type sensors, measurement relays, timers, communication interfaces, human machine interfaces, control terminals, etc ...
Il existe souvent une grande disparité de formes et de moyens des équipements électriques contenant les différents appareillages utilisés dans la gestion du contrôle/commande d'un moteur. L'installation et la réalisation de ces équipements ainsi que la mise en oeuvre de ces appareillages entraînent donc des raccordements mécaniques et des raccordements électriques de puissance et de contrôle qui sont longs, fastidieux et sources d'erreurs. ll existe déjà des solutions proposant des éléments de précâblage prédéfinis. Cependant, si les différents appareillages susceptibles de rentrer dans la composition d'équipements électriques simples ont des formes différentes, cela conduit à multiplier le nombre de types d'éléments de précâblage différents permettant de raccorder les appareillages entre eux, et la solution devient vite coûteuse et peu pratique. There is often a great disparity of forms and means of electrical equipment containing the different devices used in the management of the control / command of an engine. The installation and production of these equipment and the implementation of these devices therefore lead to mechanical connections and electrical connections of power and control that are long, tedious and sources of error. Solutions already exist that offer predefined prewiring elements. However, if the various devices that can be used in the composition of simple electrical equipment have different shapes, this leads to a multiplication of the number of different types of pre-wiring elements for connecting the equipment to each other, and the solution quickly becomes expensive. and impractical.
Le câblage fil à fil est aujourd'hui une source d'erreur importante. Seuls des électriciens qualifiés peuvent raccorder les appareillages dans un équipement car ils savent lire et interpréter un schéma électrique. Ces difficultés de raccordement sont encore augmentées à mesure que l'on miniaturise les appareillages. Le repérage par rapport aux schémas électriques (contrôle et puissance) est également une difficulté. Il serait donc intéressant de pouvoir réaliser et câbler un équipement électrique en se repérant directement par rapport à un schéma de montage ou d'assemblage des différents appareillages inclus dans l'équipement, schéma de montage qui pourrait être obtenu par transcription des schémas électriques de l'équipement à réaliser. Le test et le repérage dans les coffrets ou les armoires seraient aussi grandement facilités. Wire-to-wire wiring is now a major source of error. Only qualified electricians can connect equipment in equipment because they can read and interpret a circuit diagram. These connection difficulties are further increased as the equipment is miniaturized. The identification with respect to electrical diagrams (control and power) is also a difficulty. It would therefore be interesting to be able to make and wire electrical equipment by identifying directly with a diagram of assembly or assembly of the various equipment included in the equipment, circuit diagram that could be obtained by transcribing electrical diagrams of the equipment to realize. Testing and locating in cabinets or cabinets would also be greatly facilitated.
Par ailleurs, lorsque les raccordements et la position des produits les uns par rapport aux autres ne sont pas standardisés, il est difficile lors de la conception d'équipements électriques de simuler le comportement (calculs d'échauffement, compatibilité électromagnétique, impédances de lignes, longueurs de raccordement pour fabrication, ...). Moreover, when the connections and the position of the products relative to each other are not standardized, it is difficult during the design of electrical equipment to simulate the behavior (heating calculations, electromagnetic compatibility, line impedances, connection lengths for manufacturing, ...).
C'est pourquoi, l'invention propose une standardisation et une modularité de la taille des différents appareillages susceptibles d'entrer dans la composition d'un système pour le contrôle et la commande d'un ou plusieurs départs moteurs. Ce système permettrait alors d'associer librement plusieurs modules d'appareillages en fonction des applications visées. Ce système pourrait également fournir des solutions de câblage, en proposant un nombre limité d'éléments de précâblage simples utilisables pour un grand nombre de modules d'appareillages différents. On éviterait à l'utilisateur d'avoir à effectuer lui-même le raccordement électrique de la puissance et du contrôle entre les différents modules d'appareillages, en particulier pour réaliser des fonctions logiques prédéfinies, ou d'avoir à gérer un trop grand nombre d'éléments de précâblage différents. De plus, le système de commande proposé est conçu pour pouvoir supporter des puissances électriques importantes, par exemple avec des tensions pouvant aller jusqu'à 690 Volts. This is why the invention proposes a standardization and a modularity of the size of the different devices that may be used in the composition of a system for controlling and controlling one or more motor starters. This system would then allow to freely associate several modules of equipment according to the targeted applications. This system could also provide wiring solutions by providing a limited number of simple prewiring elements usable for a large number of different equipment modules. The user would be prevented from having to carry out the electrical connection of the power and the control between the different equipment modules, in particular to carry out predefined logic functions, or to have to manage too many different pre-wiring elements. In addition, the proposed control system is designed to withstand significant electrical powers, for example with voltages up to 690 Volts.
Pour cela, l'invention décrit un système de commande électrique modulaire pour le contrôle/commande d'une ou plusieurs charges électriques. Le système comporte au moins une embase présentant une face avant pourvue de plusieurs emplacements, chaque embase comprenant un circuit imprimé de contrôle muni de bornes contrôle au niveau de chaque emplacement et d'un ou plusieurs connecteurs amont de contrôle, et plusieurs éléments de précâblage puissance. Le système comporte un ou plusieurs modules d'appareillage électrique fixés de manière amovible sur un ou plusieurs emplacements de l'embase et électriquement connectés à des bornes contrôle et des éléments de précâblage de l'embase. For this, the invention describes a modular electrical control system for controlling / controlling one or more electrical charges. The system comprises at least one base having a front face provided with several locations, each base comprising a control printed circuit provided with control terminals at each location and one or more upstream control connectors, and several power pre-wired elements. . The system includes one or more electrical equipment modules removably attached to one or more locations on the base and electrically connected to control terminals and prewiring elements of the base.
Selon une caractéristique, la face avant d'une embase comporte sur chaque emplacement des orifices d'entrée et de sortie, lesquels sont traversés par les broches puissance d'un module d'appareillage fixé sur ladite embase. According to one characteristic, the front face of a base comprises on each location of the inlet and outlet ports, which are traversed by the power pins of an equipment module fixed on said base.
Selon une autre caractéristique, le circuit de contrôle d'une embase est disposé entre la face avant et les éléments de précâblage de ladite embase et les broches puissance d'au moins un module d'appareillage fixé sur une embase traversent le circuit de contrôle de ladite embase. According to another characteristic, the control circuit of a base is disposed between the front face and the pre-wiring elements of said base and the power pins of at least one equipment module fixed on a base pass through the control circuit of said base.
Selon une autre caractéristique, les éléments de précâblage d'une embase sont insérés de façon amovible par une face arrière de l'embase et comprennent au moins un élément de précâblage amont et un ou plusieurs éléments de précâblage schémas. According to another characteristic, the prewiring elements of a base are removably inserted by a rear face of the base and comprise at least one upstream prewiring element and one or more prewiring elements diagrams.
Selon une autre caractéristique, la face avant d'une embase dispose de plusieurs emplacements de taille égale. Les emplacements de la face avant sont agencés en deux rangées placées l'une au-dessus de l'autre et comportant chacune plusieurs emplacements. According to another characteristic, the front face of a base has several locations of equal size. The locations of the front face are arranged in two rows placed one above the other and each having several locations.
Selon une autre caractéristique, le système de commande peut comporter plusieurs embases juxtaposées et électriquement reliées entre elles par des éléments de précâblage puissance. According to another characteristic, the control system may comprise a plurality of juxtaposed bases electrically interconnected by pre-wired power elements.
L'invention concerne également un module d'appareillage conçu pour pouvoir être intégré dans un tel système de commande électrique. Le module d'appareillage comprend un boîtier d'où sortent des broches puissance d'entrée et de sortie, qui sont raccordées à des éléments de précâblage de l'embase, lorsque ledit module est fixé sur ladite embase. Le boîtier comporte des nervures de séparation inter-pôles disposées entre les broches puissance des pôles adjacents dudit module, les nervures s'insérant dans des rainures correspondantes disposées sur chaque emplacement de la face avant d'une embase, lorsque ledit module est fixé sur ladite embase. Le boîtier comporte également une borne contrôle qui est raccordée à une borne contrôle d'un circuit imprimé de contrôle d'une embase, lorsque ledit module est fixé sur ladite embase, de telle sorte que des informations de contrôle sont échangées entre le module d'appareillage et le circuit imprimé de contrôle. Un module d'appareillage a préférentiellement une largeur égale à une ou deux fois la largeur d'un emplacement d'une embase et une hauteur égale à une ou deux fois la hauteur d'un emplacement. The invention also relates to an equipment module designed to be integrated in such an electrical control system. The equipment module comprises a housing from which input and output power pins come out, which are connected to pre-wiring elements of the base, when said module is fixed on said base. The housing comprises inter-pole separation ribs disposed between the power pins of the adjacent poles of said module, the ribs being inserted in corresponding grooves disposed on each location of the front face of a base, when said module is fixed on said base. The housing also comprises a control terminal which is connected to a control terminal of a control circuit board of a base, when said module is fixed on said base, so that control information is exchanged between the module of switchgear and control circuit board. An equipment module preferably has a width equal to one or two times the width of a location of a base and a height equal to one or two times the height of a location.
Ainsi, de nombreux modules d'appareillages de commande et/ou de contrôle peuvent être rapidement et facilement associés ensemble sur une ou plusieurs embases pour composer un équipement électrique. Comme certains de ces modules d'appareillages peuvent par ailleurs être utilisés seuls, comme par exemple un contacteur, un module relais ou un module tempo, ils sont donc conçus pour pouvoir indifféremment soit être montés de manière amovible sur une embase, soit être montés sur un socle unitaire, soit être soudés directement sur une carte électronique. Thus, many modules of control and / or control equipment can be quickly and easily associated together on one or more bases to compose an electrical equipment. As some of these equipment modules can also be used alone, such as a contactor, a relay module or a tempo module, they are designed to be able to either be mounted removably on a base, or be mounted on a unitary base, either be welded directly to an electronic card.
D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels: la figure 1 montre une vue éclatée d'un système conforme à l'invention avec une embase et trois modules d'appareillage, la figure 2 montre un deuxième exemple d'un système comportant deux embases, la figure 3 représente une vue éclatée arrière détaillant l'embase du 25 système de la figure 1, la figure 4 montre une vue de côté d'un exemple de module d'appareillage. Other features and advantages will appear in the detailed description which follows with reference to an embodiment given by way of example and represented by the appended drawings in which: FIG. 1 shows an exploded view of a system conforming to FIG. The invention with a base and three equipment modules, FIG. 2 shows a second example of a system comprising two bases, FIG. 3 represents a rear exploded view detailing the base of the system of FIG. 1, the FIG. 4 shows a side view of an exemplary fitting module.
L'invention décrit un système modulaire de commande électrique destiné au contrôle, à la surveillance ou à la commande d'une ou plusieurs charges électriques, notamment des moteurs. Le système proposé doit pouvoir simplifier la réalisation de petits équipements pour des automatismes ou des départs moteurs en proposant des éléments modulaires de précâblage de la partie contrôle ainsi que de la partie puissance pour raccorder les différents modules d'appareillage susceptibles d'entrer dans la composition du système. The invention describes a modular electrical control system for controlling, monitoring or controlling one or more electrical loads, including motors. The proposed system must be able to simplify the production of small equipment for automations or motor starters by proposing modular elements of prewiring of the control part as well as the power part to connect the different modules of equipment that may be part of the composition. of the system.
En référence aux figures, un système de commande électrique comporte au moins une embase 10 comprenant un boîtier par exemple de forme sensiblement parallélépipédique, réalisé en matériau plastique isolant, avec une face arrière 11 susceptible de se fixer sur divers moyens de fixation. En particulier, l'embase peut se fixer sur un profilé standardisé (de type rail DIN 5 sur la figure 1), sur une platine de montage ou même sur un circuit imprimé (voir plus loin). L'embase 10 présente sur sa face avant un ou plusieurs emplacements destinés à recevoir un ou plusieurs modules d'appareillage électrique 50a,50b,50c. Dans le mode de réalisation préféré, l'embase 10 comporte plusieurs emplacements, de préférence de taille égale. Sur la figure 1, les emplacements sont délimités par des lignes fictives pointillées 15. Ces emplacements peuvent être agencés en deux rangées placées l'une au-dessus de l'autre, chaque rangée pouvant comporter elle-même plusieurs emplacements (en l'occurrence, l'exemple de la figure 1 possède deux rangées de deux emplacements chacune, soit quatre emplacements de taille égale pour l'embase 10). With reference to the figures, an electrical control system comprises at least one base 10 comprising a housing, for example of substantially parallelepipedal shape, made of insulating plastic material, with a rear face 11 capable of being fixed to various fixing means. In particular, the base can be fixed on a standardized profile (DIN rail type 5 in Figure 1), on a mounting plate or even on a printed circuit (see below). The base 10 has on its front face one or more locations for receiving one or more modules of electrical equipment 50a, 50b, 50c. In the preferred embodiment, the base 10 has several locations, preferably of equal size. In FIG. 1, the locations are delimited by dotted dummy lines 15. These locations may be arranged in two rows placed one above the other, each row possibly comprising several locations (in this case , the example of Figure 1 has two rows of two slots each, four locations of equal size for the base 10).
L'embase 10 sert de support aux différents modules d'appareillage qui composent le système de commande. Comme indiqué précédemment, les modules d'appareillage peuvent indifféremment être de modules de puissance tels que des contacteurs, des disjoncteurs, des relais de protection thermique, des fusibles, des démarreurs progressifs, des alimentations, des borniers de puissance, etc... et/ou des modules de contrôle tels que: des capteurs, des relais de mesure ou de commande, des temporisations, des interfaces de communication, des interfaces homme-machine (tels que voyants, boutons poussoirs, sélecteurs manuels,...), des borniers de contrôle, etc.... La figure 1 représente par exemple un système simple de départ moteur comprenant un module 50a de type disjoncteur, un module 50b de type contacteur et un module 50c de type relais thermique. L'embase 10 comporte tous les éléments qui permettent de raccorder la partie puissance et la partie contrôle des différents modules d'appareillage fixés sur cet embase. Les modules d'appareillage 50a,50b,50c sont fixés de façon amovible sur la face avant de l'embase 10, de telle façon à permettre leur remplacement rapide sans modification du câblage. The base 10 serves to support the various equipment modules that make up the control system. As indicated above, the equipment modules can be indifferently power modules such as contactors, circuit breakers, thermal protection relays, fuses, soft starters, power supplies, power terminal blocks, and the like. / or control modules such as: sensors, measurement or control relays, timers, communication interfaces, human-machine interfaces (such as LEDs, pushbuttons, manual selectors, etc.), control terminals, etc. .... Figure 1 represents for example a simple engine starting system comprising a 50a circuit breaker type module, a contactor type module 50b and a thermal relay type module 50c. The base 10 comprises all the elements which make it possible to connect the power part and the control part of the different equipment modules fixed on this base. The equipment modules 50a, 50b, 50c are removably attached to the front face of the base 10, so as to allow their rapid replacement without changing the wiring.
Pour s'intégrer dans un tel système de commande, les modules d'appareillage ont préférentiellement une forme standardisée. Un module d'appareillage comporte un boîtier 50 avec une face avant (présentant éventuellement des moyens de dialogue homme-machine) et une face arrière, de préférence rectangulaire, laquelle est destinée à être fixée et raccordée sur une embase 10. De préférence, un module d'appareillage 50 doit avoir une largeur sensiblement égale à un multiple de la largeur d'un emplacement (par exemple une ou deux fois) et doit avoir une hauteur sensiblement égale à un multiple de la hauteur d'un emplacement (par exemple une ou deux fois), de telle sorte que la surface de la face arrière d'un module d'appareillage occupent la surface d'un emplacement, de deux emplacements ou de N emplacements. Dans la figure 1, les modules 50b et 50c utilisent la surface d'un emplacement alors que le module 50a utilise la surface de deux emplacements. To integrate into such a control system, the equipment modules preferably have a standardized form. An equipment module comprises a housing 50 with a front face (possibly having man-machine dialogue means) and a rear face, preferably rectangular, which is intended to be fixed and connected to a base 10. Preferably, a Apparatus module 50 must have a width substantially equal to a multiple of the width of a location (for example once or twice) and must have a height substantially equal to a multiple of the height of a location (for example a or twice), so that the surface of the rear face of an equipment module occupies the surface of a location, two locations, or N locations. In FIG. 1, the modules 50b and 50c use the surface of a location while the module 50a uses the surface of two locations.
Concernant la partie puissance, la face arrière d'un module d'appareillage 50 comporte des broches puissance 52 d'entrée et de sortie pour chaque pôle ainsi que des nervures de séparation 55 inter-pôles (voir figure 4) disposées de part et d'autre des broches puissance 52 de chaque pôle du module. Les broches d'entrée correspondent à une arrivée du courant électrique de puissance dans le module 50 et les broches de sortie correspondent à un départ du courant de puissance du module 50. Dans une utilisation triphasée, il y a donc trois broches d'entrée et trois broches de sortie (soit au total six broches puissance 52 par module) et quatre nervures 55. Concernant la partie contrôle, la face arrière d'un module d'appareillage 50 comporte une borne contrôle 51 regroupant les informations de contrôle et l'alimentation électrique de contrôle du module. Les broches puissance 52 traversent la face avant de l'embase 10 par des orifices d'entrée et de sortie 17 et les bornes contrôle 51 traversent la face avant de l'embase 10 par des orifices contrôle 16 prévus sur chaque emplacement (voir détails plus loin). With regard to the power section, the rear face of an equipment module 50 has input and output power pins 52 for each pole as well as inter-pole separation ribs 55 (see FIG. 4) arranged on both sides. other power pins 52 of each pole of the module. The input pins correspond to an arrival of the electrical power current in the module 50 and the output pins correspond to a departure of the power current of the module 50. In a three-phase use, there are therefore three input pins and three output pins (a total of six power pins 52 per module) and four ribs 55. Concerning the control part, the rear face of an equipment module 50 comprises a control terminal 51 grouping the control information and the power supply. electrical control module. The power pins 52 pass through the front face of the base 10 through inlet and outlet ports 17 and the control terminals 51 pass through the front face of the base 10 by control orifices 16 provided on each location (see more details). far).
Par ailleurs, il existe des modules d'appareillage qui ne remplissent qu'une fonction de contrôle mais pas de fonction puissance, comme par exemple un module de temporisation électronique. Dans ce cas, un tel module n'a pas besoin d'avoir des broches de puissance 52. On peut envisager en outre des moyens complémentaires de fixation de manière à renforcer le maintien des modules dans les emplacements d'une embase, par exemple le maintien des nervures 55 mais sans les broches 52. In addition, there are equipment modules that fulfill only a control function but no power function, such as an electronic time delay module. In this case, such a module does not need to have power pins 52. It may further be envisaged complementary fastening means to reinforce the maintenance of the modules in the locations of a base, for example the maintaining the ribs 55 but without the pins 52.
En référence à la figure 3, l'embase 10 comporte un circuit imprimé de contrôle 20 qui est muni d'une borne contrôle 22 au niveau de chaque emplacement de l'embase 10 et d'un ou plusieurs connecteurs amont de contrôle 21. Les connecteurs amont 21 servent à raccorder l'embase 10 à des borniers extérieurs de contrôle, par exemple pour connecter l'embase à divers équipements d'automatisme (tels que automate programmable ou PLC, système informatique de type SCADA, variateur de vitesse, etc... au moyen d'entrées/sorties ou de bus de communication) ou à des alimentations électriques externes de contrôle. With reference to FIG. 3, the base 10 comprises a control printed circuit 20 which is provided with a control terminal 22 at each location of the base 10 and one or more upstream control connectors 21. Upstream connectors 21 are used to connect the base 10 to external control terminals, for example to connect the base to various automation equipment (such as programmable logic controller or PLC, SCADA type computer system, variable speed drive, etc.). .. by means of inputs / outputs or communication buses) or external control power supplies.
Le circuit de contrôle 20 est disposé sous la face avant de l'embase 10, entre la face avant de l'embase et des éléments de précâblage puissance. Le ou les connecteurs amont de contrôle 21 du circuit 20 se situent en face d'orifices correspondants 12 présents sur la face avant de l'embase 10, positionnés par exemple à une extrémité de l'embase pour ne pas empiéter sur les emplacements. Les bornes contrôle 22 du circuit 20 sont destinées à être reliées avec les bornes contrôle 51 des modules d'appareillage fixés sur l'embase, à travers les orifices contrôle 16 sur chaque emplacement de la face avant de l'embase. Ainsi, des informations de contrôle peuvent être échangées dans les deux sens entre un module 50 et le circuit imprimé 20. The control circuit 20 is disposed under the front face of the base 10, between the front face of the base and pre-wiring power elements. The upstream control connector (s) 21 of the circuit 20 are located opposite corresponding orifices 12 present on the front face of the base 10, positioned for example at one end of the base so as not to encroach on the locations. The control terminals 22 of the circuit 20 are intended to be connected with the control terminals 51 of the equipment modules fixed on the base, through the control orifices 16 at each location of the front face of the base. Thus, control information can be exchanged in both directions between a module 50 and the printed circuit 20.
Dans un premier mode de réalisation simple, il existe un connecteur amont de contrôle 21 correspondant à chaque borne contrôle 22 et le circuit imprimé 20 ne sert qu'à distribuer où dispatcher les informations de contrôle entre les connecteurs amont 21 et les différents points de connexion contrôle 22,51 des modules de chaque emplacement. In a first simple embodiment, there is an upstream control connector 21 corresponding to each control terminal 22 and the printed circuit 20 only serves to distribute or dispatcher the control information between the upstream connectors 21 and the different connection points. controls 22.51 of the modules of each location.
Le circuit de contrôle 20 peut également répondre à d'autres types d'applications. Ainsi, dans un second mode de réalisation, le circuit de contrôle 20 comporte un composant d'interface réseau capable de faire communiquer les différents modules d'appareillage fixés sur l'embase 10 sur un bus de communication, comme un bus de terrain (fieldbus) de type ASi. Ce bus de communication est alors raccordé sur un connecteur amont de contrôle 21. Un autre connecteur amont 21 peut servir à l'alimentation électrique des différents modules fixés sur l'embase 10. Le circuit de contrôle 20 possède alors un ou plusieurs composants interface du bus de communication ainsi qu'une unité de traitement, pour convertir les signaux du bus de communication en informations disponibles sur les bornes contrôle 22 de chaque emplacement. The control circuit 20 can also respond to other types of applications. Thus, in a second embodiment, the control circuit 20 comprises a network interface component capable of communicating the different equipment modules fixed on the base 10 on a communication bus, such as a fieldbus (fieldbus ) of ASi type. This communication bus is then connected to an upstream control connector 21. Another upstream connector 21 can be used to power the various modules attached to the base 10. The control circuit 20 then has one or more interface components of the communication bus as well as a processing unit, for converting the signals of the communication bus into information available on the control terminals 22 of each location.
L'unité de traitement, en particulier de type microcontrôleur, pourrait aussi effectuer directement des fonctions logiques entre des informations d'entrées et de sorties en provenance ou à destination de modules d'appareillage fixés sur l'embase 10. Cette unité de traitement pourrait être alors reliée aux modules via un bus interne, par exemple un bus de type I2C bien adapté à cette application, avec un composant I2C au niveau de chaque emplacement pour transformer les signaux du bus I2C en informations disponibles sur les bornes contrôle 22. The processing unit, in particular of the microcontroller type, could also directly perform logic functions between input and output information from or to equipment modules fixed on the base 10. This processing unit could then be connected to the modules via an internal bus, for example a type I2C bus well suited to this application, with an I2C component at each location to transform the signals of the I2C bus into information available on the control terminals 22.
Pour simplifier la mise en oeuvre de l'invention, le format et le brochage des bornes contrôle 22,51 sont préférentiellement identiques pour tous les types de modules 50a,50b,50c, de façon à pouvoir fixer n'importe quel module d'appareillage sur n'importe quel emplacement de n'importe quelle embase 10. On peut par exemple choisir des connecteurs 9 points, avec un connecteur mâle pour la borne 51 d'un module 50 et un connecteur femelle pour les bornes 22 du circuit imprimé 20, chaque point d'un connecteur correspondant à une information ou un signal prédéterminé : alimentation électrique de contrôle du module d'appareillage, envois d'ordres et de consignes vers le module d'appareillage, retours d'informations et de mesures provenant du module d'appareillage, etc... To simplify the implementation of the invention, the format and the pin assignment of the control terminals 22, 51 are preferably identical for all the types of modules 50a, 50b, 50c, so that any fitting module can be fixed. at any location on any base 10. For example, it is possible to choose 9-point connectors, with a male connector for the terminal 51 of a module 50 and a female connector for the terminals 22 of the printed circuit 20, each point of a connector corresponding to a predetermined information or signal: control power supply of the switchgear module, dispatch of commands and setpoints to the switchgear module, feedback of information and measurements from the module equipment, etc.
En référence à la figure 3, l'embase 10 comporte également plusieurs éléments de précâblage puissance 30a,30b,30c,30d,35. Les éléments de précâblage puissance comprennent au moins un élément de précâblage amont 35 pour amener et distribuer l'alimentation électrique de puissance dans l'embase 10, notamment à partir d'un bloc d'alimentation de puissance 60. Les éléments de précâblage puissance comprennent aussi un ou plusieurs élément de précâblage schémas 30a,30b,30c,30d pour effectuer les connexions de puissance entre les différents modules d'appareillage montés sur l'embase 10 et avec des borniers aval de puissance 40 vers les charges électriques à piloter. Ces éléments de précâblage schémas sont montés de façon amovible dans une embase, de façon à pouvoir réaliser aisément différents schémas électriques suivant les applications. With reference to FIG. 3, the base 10 also comprises several power pre-wired elements 30a, 30b, 30c, 30d, 35. The power pre-wired elements comprise at least one upstream prewiring element 35 for supplying and distributing the power supply to the base 10, in particular from a power supply unit 60. The power pre-wired elements comprise also one or more prewiring elements diagrams 30a, 30b, 30c, 30d for making the power connections between the different equipment modules mounted on the base 10 and with power downstream terminals 40 to the electrical loads to be controlled. These pre-wiring diagram elements are removably mounted in a base, so that different electrical diagrams can be easily made according to the applications.
Ces éléments de précâblage 30a,30b,30c,30d,35 sont de préférence composés de conducteurs électriques qui sont enrobés ou surmoulés dans un matériau plastique isolant. Ce mode de réalisation permet de faire passer de façon simple et économique des tensions élevées (jusqu'à 690 Volts) dans un encombrement réduit, ce qui ne serait pas possible avec un câblage puissance fait sur des pistes d'un circuit imprimé par exemple. Cela permet avantageusement de conserver des tailles réduites pour l'embase 10 même en cas d'utilisation de fortes tensions. These pre-wired elements 30a, 30b, 30c, 30d, 35 are preferably composed of electrical conductors which are embedded or overmolded in an insulating plastic material. This embodiment makes it possible to easily and economically pass high voltages (up to 690 Volts) in a small footprint, which would not be possible with a power wiring made on tracks of a printed circuit for example. This advantageously allows to keep small sizes for the base 10 even when using high voltages.
Suivant la fonction qu'ils occupent, les éléments de précâblage possèdent à leurs extrémités: des pinces de contact 31 qui coopèrent avec des broches puissance d'entrée et de sortie 52 des modules d'appareillage montés sur l'embase 10, à travers des orifices d'entrée et de sortie 17 dans la face avant de l'embase 10, des broches 36 d'arrivée de puissance qui coopèrent avec des pinces 62 d'un bloc amont d'alimentation de puissance 60, à travers des orifices 19 dans la face arrière 11 de l'embase 10, et/ou des broches 32 de départ de puissance qui coopèrent avec des pinces 45 d'un bornier aval de puissance 40, à travers des orifices 13 dans la face avant de l'embase 10. Depending on the function they occupy, the pre-wiring elements have at their ends: contact tongs 31 which cooperate with power input and output pins 52 of the equipment modules mounted on the base 10, through inlet and outlet ports 17 in the front face of the base 10, power supply pins 36 which cooperate with clamps 62 of an upstream power supply block 60, through orifices 19 in the rear face 11 of the base 10, and / or power start pins 32 which cooperate with clamps 45 of a downstream power terminal block 40, through orifices 13 in the front face of the base 10.
Il existe différentes formes d'éléments de précâblage schémas dont l'association permet de réaliser divers schémas électriques pour remplir différentes fonctions. Par exemple, L'élément 30c de la figure 3 permet de relier électriquement les broches d'entrée d'un module d'appareillage avec les broches de sortie d'un autre module adjacent. L'élément 30d permet d'effectuer une dérivation vers les broches d'entrée de deux modules différents à partir des broches de sortie d'un premier module. Les éléments 30a et 30b permettent chacun de connecter les broches de sortie d'un module avec un bornier aval de puissance 40. There are different forms of pre-wiring elements schemas whose association allows to realize various electrical schematics to fulfill different functions. For example, the element 30c of FIG. 3 makes it possible to electrically connect the input pins of one equipment module with the output pins of another adjacent module. The element 30d allows a derivation to the input pins of two different modules from the output pins of a first module. The elements 30a and 30b each make it possible to connect the output pins of a module with a downstream terminal block 40.
Ainsi, en associant un nombre limité d'éléments de précâblage schémas prédéfinis avec différents modules d'appareillage, on réalise facilement diverses fonctions simples de protections et de départs moteurs: inverseur, démarrage étoile-triangle, fonctionnement à deux sens de marche, etc... Thus, by associating a limited number of predefined pre-wiring elements with different equipment modules, various simple functions of protections and motor starters are easily realized: inverter, star-delta starting, two-way operation, etc. ..
Pour intégrer aisément le précâblage de contrôle et le précâblage de puissance à l'intérieur d'une même embase, le mode de réalisation décrit prévoit que le circuit imprimé de contrôle 20 présente une ou plusieurs ouvertures 23 qui sont traversées par les broches puissance 52 d'au moins un module d'appareillage fixé sur l'embase 10, ce qui permet à des connexions de puissance 31,52 de traverser le circuit 20. Grâce à ces ouvertures 23 dans le circuit de contrôle, une même embase 10 peut à la fois remplir les fonctions de précâblage contrôle et de précâblage puissance. Dans un autre mode de réalisation, on aurait pu prévoir au contraire que certaines connexions de contrôle 22,51 traversent des éléments de précâblage puissance, mais la mise en oeuvre aurait sans doute été plus complexe et plus sensible aux parasites. To easily integrate the control prewiring and the power prewiring inside the same base, the embodiment described provides that the control printed circuit 20 has one or more openings 23 which are crossed by the power pins 52. at least one equipment module fixed to the base 10, which allows power connections 31, 52 to pass through the circuit 20. Thanks to these openings 23 in the control circuit, the same base 10 can Once complete the functions of pre-wiring control and pre-wiring power. In another embodiment, it could have been provided, on the contrary, that certain control connections 22, 51 pass through prewiring power elements, but the implementation would doubtless have been more complex and more sensitive to parasites.
La face arrière 11 de l'embase 10 est détachable de telle sorte que, lorsqu'elle est retirée, il est très facile d'introduire le circuit de contrôle 20 les éléments de précâblage 30a,30b,30c,30d,35 dans l'embase 10. The rear face 11 of the base 10 is detachable so that, when removed, it is very easy to introduce the control circuit 20 the prewiring elements 30a, 30b, 30c, 30d, 35 into the base 10.
La mise en oeuvre d'un système de commande modulaire se déroule de la façon suivante: lorsque la face arrière 11 de l'embase est retirée, le circuit imprimé 20 est d'abord introduit par l'arrière de l'embase 10, puis les différents éléments de précâblage 30a,30b,30c,30d,35 répondant au schéma électrique puissance souhaité du système de commande sont introduits également par l'arrière de l'embase 10, avant de refermer la face arrière 11. Les différents modules d'appareillage 50 sont ensuite alors placés dans les emplacements souhaités sur la face avant de l'embase 10. Le système peut alors être installé dans un coffret, une armoire, un bâti de machine ou autres. The implementation of a modular control system proceeds as follows: when the rear face 11 of the base is removed, the printed circuit 20 is first introduced by the rear of the base 10, then the various pre-wired elements 30a, 30b, 30c, 30d, corresponding to the desired electrical power scheme of the control system are also introduced through the rear of the base 10, before closing the rear face 11. The various modules of FIG. Apparatus 50 are then placed in the desired locations on the front face of the base 10. The system can then be installed in a cabinet, a cabinet, a machine frame or the like.
Durant une opération de maintenance, un utilisateur pourra très facilement remplacer un module d'appareillage défectueux sans avoir aucune opération de câblage à effectuer. En effet, la fixation d'un module d'appareillage sur une embase permet de faire en une seule opération tous les raccordements de puissance et de contrôle nécessaires au module, simplifiant ainsi la tâche de l'utilisateur. During a maintenance operation, a user can very easily replace a defective switchgear module without having to perform any wiring operation. Indeed, the attachment of an equipment module on a base allows to do in one operation all power connections and control necessary to the module, thus simplifying the task of the user.
Pour la partie puissance, chaque emplacement de l'embase 10 comporte des orifices d'entrée et de sortie 17 autorisant le passage des broches puissance d'entrée et de sortie 52 d'un module 50 fixé sur l'embase 10 pour une connexion avec des pinces de contact puissance 31 provenant d'éléments de précâblage 30a,30b,30c,30d,35. For the power part, each location of the base 10 has inlet and outlet ports 17 allowing passage of the input and output power pins 52 of a module 50 fixed to the base 10 for connection with power contact tongs 31 from prewiring elements 30a, 30b, 30c, 30d, 35.
En plus des orifices d'entrée et de sortie 17 qui sont traversés par des broches 52 d'un module 50 fixé sur l'embase 10 pour une connexion avec des pinces 31, la face avant de l'embase 10 présente des rainures 18 de part et d'autre de chaque pôle. Les nervures inter-pôles 55 d'un module 50 s'insèrent dans des rainures 18 correspondantes, quand le module 50 est fixé sur l'embase. Le but des rainures 18 et des nervures 55 est d'assurer une distance d'isolement suffisante entre les pôles des broches puissance 52. L'ensemble rainures 18 et nervures 55 permet de conserver une grande compacité au système de commande, en particulier sous de fortes tensions allant jusqu'à 690 Volts. L'ensemble rainures 18 et nervures 55 a également pour but de mieux assurer la fixation et le maintien d'un module d'appareillage 50 sur l'embase 10. In addition to the inlet and outlet ports 17 which are traversed by pins 52 of a module 50 fixed on the base 10 for connection with clamps 31, the front face of the base 10 has grooves 18 of on both sides of each pole. The inter-pole ribs 55 of a module 50 fit into corresponding grooves 18, when the module 50 is fixed on the base. The purpose of the grooves 18 and ribs 55 is to ensure a sufficient isolation distance between the poles of the power pins 52. The set of grooves 18 and ribs 55 allows the compactness of the control system, particularly under high voltages up to 690 volts. The set of grooves 18 and ribs 55 is also intended to better ensure the attachment and maintenance of an equipment module 50 on the base 10.
Le système de commande modulaire peut utiliser plusieurs embases. La figure 2 montre un exemple d'un système de commande modulaire réalisé à partir de deux embases 10,10' montées côte à côte et sur lesquelles sont fixés plusieurs modules d'appareillage 50. Un premier bloc d'alimentation de puissance 60 alimente l'embase 10, par exemple à partir d'un bus puissance 61. Un second bloc d'alimentation de puissance 60' identique est relié au bloc 60 et alimente l'embase 10'. The modular control system can use multiple bases. FIG. 2 shows an example of a modular control system made from two bases 10, 10 'mounted side by side and on which several equipment modules 50 are fixed. A first power supply unit 60 supplies power to the power supply. base 10, for example from a power bus 61. A second power supply unit 60 'identical is connected to the block 60 and feeds the base 10'.
Un bouchon de fin d'alimentation 63 est placé derrière le second bloc d'alimentation 60' pour isoler les conducteurs de puissance. Optionnellement, l'invention prévoit des échancrures 19 sur les côtés latéraux des embases 10,10' de façon à autoriser que certains éléments de précâblage puissance relient électriquement en direct les broches puissance d'un module d'appareillage fixé sur l'embase 10 avec les broches puissance d'un autre module d'appareillage fixé sur l'embase 10' adjacente. Cette option permettra de construire des automatismes plus complexes pouvant intégrer un plus grand nombre de modules d'appareillage, en restant sur la base d'un système modulaire conforme à l'invention. Par défaut, les échancrures 19 d'une embase sont masquées mais elles peuvent facilement être découpées par un utilisateur lors du montage du système de commande. An end-of-feed plug 63 is placed behind the second power supply 60 'to isolate the power leads. Optionally, the invention provides notches 19 on the lateral sides of the bases 10, 10 'so as to allow certain power pre-wiring elements to electrically connect the power pins of an equipment module fixed to the base 10 the power pins of another equipment module attached to the base 10 'adjacent. This option will make it possible to build more complex automations that can integrate a greater number of equipment modules, while remaining on the basis of a modular system according to the invention. By default, the notches 19 of a base are hidden but they can easily be cut by a user when mounting the control system.
Comme indiqué précédemment, la ou les embases 10 du système de commande peuvent être fixées à un profilé standardisé 5 de type rail DIN à l'aide d'un dispositif de fixation adapté 6 placé sur la face arrière 11 des embases. De même, la face arrière 11 peut aussi comporter des oreilles, ou équivalents, permettant de fixer directement à l'aide de vis le système de commande sur une platine de fixation. As indicated above, the header (s) 10 of the control system can be fixed to a DIN rail type standardized profile 5 by means of a suitable fixing device 6 placed on the rear face 11 of the bases. Similarly, the rear face 11 may also include ears, or the like, to fix directly with screws the control system on a mounting plate.
Une autre variante permet aussi de fixer directement une ou plusieurs embases 10 sur une carte électronique ou un circuit imprimé à l'aide de telles oreilles. Ainsi le système de commande peut être directement monté dans des équipements d'automatisme compacts sur circuit imprimé, dédiés par exemple au pilotage de machines et montés sur le bâti de la machine. Les pistes du circuit imprimé de cet équipement d'automatisme machine n'effectuent alors pas le schéma électrique de puissance puisque celui-ci est directement réalisé dans le système de commande de l'invention. Grâce à la technologie des éléments de précâblage puissance, le gain en compacité est très élevé par rapport à un câblage puissance réalisé sur le circuit imprimé en respectant les distances d'isolement. Le câblage contrôle peut être effectué sur le circuit imprimé de l'équipement d'automatisme machine et il suffit alors de prévoir une connexion de contrôle entre ce circuit imprimé et le ou les connecteurs amont 21 du circuit de contrôle 20 de l'embase 10. Another variant also makes it possible to directly fix one or more bases 10 on an electronic card or a printed circuit using such ears. Thus the control system can be directly mounted in compact automation equipment on printed circuit, dedicated for example to driving machines and mounted on the frame of the machine. The tracks of the printed circuit of this machine automation equipment do not then perform the electric power scheme since it is directly realized in the control system of the invention. Thanks to the technology of power prewiring elements, the gain in compactness is very high compared to a wiring power made on the printed circuit respecting the isolation distances. The control wiring can be carried out on the printed circuit of the machine automation equipment and it is then sufficient to provide a control connection between this printed circuit and the upstream connector (s) 21 of the control circuit 20 of the base 10.
Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention,imaginer d'autres variantes et perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. It is understood that one can, without departing from the scope of the invention, imagine other variants and refinements of detail and even consider the use of equivalent means.
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