ES2346285T3 - Sistema de prevencion fiable del arranque. - Google Patents
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Abstract
Un sistema para prevención fiable del arranque inesperado de una máquina (M), que comprende: - una unidad (PB) de alimentación eléctrica conectada entre un conmutador (10) principal de un circuito eléctrico principal de la máquina (M) y la máquina (M), en el que dicho conmutador (10) principal está en la entrada (14) de dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica (PB), y la salida (16) de dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica está conectada a la máquina (M), incluyendo dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica un aparato (28) de conexión eléctrica a través del que transmite o des-conecta la energía eléctrica de al máquina (M), - una unidad (CB) de control con un número predeterminado de entradas que forman una interfaz con la unidad (PB) de alimentación eléctrica, - al menos un conmutador (DS) de desconexión dispuesto en el sitio de la máquina (M) y conectado a una de dicho número predeterminado de entradas, emitiendo dicho al menos un conmutador (DS) de desconexión una señal de desconexión tras ser conectado por un operador, - dicha unidad (CB) de control informa de la presencia de una señal de desconexión en una de sus entradas a dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica, - dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica interrumpe la energía eléctrica a la máquina (M) si al menos un conmutador (DS) de desconexión emite una señal de desconexión, caracterizado porque - dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica incluye un aparato (20) de monitorización que comprueba la salida (16) de energía eléctrica de dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica en cuanto a un estado sin energía eléctrica, - dicho aparato (28) de conexión eléctrica solamente permite un arranque de la máquina (M) cuando ninguno de los conmutadores (DS) de desconexión está emitiendo dicha señal de desconexión, - dicha unidad (CB) de control recibe el estado del aparato (20) de monitorización de energía eléctrica de dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica y, cuando se informa del estado sin energía eléctrica, emite un mensaje de verificación al conmutador (DS) de desconexión que ha transmitido dicha señal de desconexión, y - dicho mensaje de verificación puede ser presentado solamente en cada conmutador (DS) de desconexión que emita una señal de desconexión.
Description
Sistema de prevención fiable del arranque.
La invención se refiere a un sistema para la
prevención fiable del arranque de una máquina.
Para la protección de personas que trabajan en
los equipos o máquinas o los mantienen deben adoptarse medidas
especiales. Hay varias disposiciones legales que fijan las
condiciones para funciones de fiabilidad. Está ampliamente
difundido el uso de conmutadores de reparación que están diseñados
para hacer que partes individuales de la máquina o equipo se
desconecten. Sin embargo estos muestran fallos incluso después de
20.000 a 50.000 ciclos de conmutación y, por lo tanto, representan
un riesgo potencial.
En el caso de máquinas de producción de grandes
dimensiones los conmutadores de reparación están dispuestos en
sitios separados ampliamente entre sí. Esto conduce a más problemas
de monitorización ya que no se puede garantizar que el componente a
mantener esté realmente desconectado. Sin embargo, los movimientos
que causan daños deben ser excluidos de la máquina.
En el documento US 5,412,528 de revela un
sistema de desconexión de seguridad de acuerdo con el preámbulo de
la reivindicación 1.
El documento US 4,330,810 revela un dispositivo
de conmutación de seguridad que tiene teclas de control para
activar los movimientos de la máquina que dirigen operaciones de
encendido. Las teclas de control actúan sobre elementos de
conmutación que son redundantes de un circuito de control para
controlar la operación normal de la máquina.
El documento DE 42 13 171 A1 revela un circuito
de seguridad que presenta una lógica redundante para controlar
funciones de seguridad aplicables además de una lógica de control
primaria.
El documento EP 0 600 311 A2 revela un circuito
de seguridad para monitorización de dispositivos de seguridad, cuyo
circuito de seguridad es adaptable fácilmente a diferentes funciones
por medio de un módulo intercambiable y programable.
El objetivo de la invención es proveer un
sistema que previene fiablemente el arranque de una máquina y que
puede usarse también en equipos extendidos espacialmente.
Este objetivo se logar mediante un sistema de
acuerdo con la reivindicación 1. Las subreivindicaciones tienen
como asunto realizaciones preferentes.
De acuerdo con la invención se provee al menos
un conmutador de desconexión que está dispuesto en el sitio de la
máquina que se va a desconectar, donde cada conmutador de de
desconexión emite una señal de desconexión para desconectar la
energía eléctrica de la máquina, una unidad de alimentación
eléctrica situada entre el conmutador principal del circuito de
alimentación principal y la máquina, donde el conmutador principal
está en la entrada de energía eléctrica de la unidad de
alimentación, y su salida de energía eléctrica está conectada a la
máquina que mantiene el suministro de energía eléctrica a la máquina
interrumpido por medio de un aparato de conexión eléctrica si al
menos un conmutador de desconexión emite una señal de desconexión,
donde un aparato de monitorización de energía eléctrica comprueba
la salida de energía eléctrica de la unidad de alimentación en un
estado de sin voltaje, y el aparato de conexiones eléctricas que
solamente permite un arranque de la máquina cuando ninguno de los
conmutadores de desconexión está emitiendo una señal de desconexión;
una unidad de control con un número predeterminado de entradas a
conmutadores de desconexión o, si es necesario, una unidad de
recogida y distribución, cualquiera de los conmutadores informa de
la presencia de una señal de desconexión en una de sus entradas a
la unidad de alimentación y recibe el estado del aparato de
monitorización eléctrica de la unidad de alimentación y cuando se
informa del estado de sin energía eléctrica emite un mensaje de
verificación al conmutador de desconexión que ha emitido la señal de
desconexión; y, en caso de que el número de conmutadores de
desconexión sea mayor que el número de entradas de la unidad de
control, al menos una unidad de recogida y distribución que tiene
un número predeterminado de entradas a conmutadores de desconexión
o a una unidad adicional de recogida y distribución donde en su
salida se emite una señal de desconexión cuando una señal de
desconexión está presente en una o más entradas.
El sistema de acuerdo con la invención se usa
concretamente para la prevención de un arranque imprevisto de la
máquina en cuyo circuito de energía eléctrica principal está
instalado. En el mismo se verifica visualmente el estado de sin
energía eléctrica de la salida de la fuente de alimentación. EL
sistema está configurado de manera que sea flexible, siendo capaz
así de ser usado en la mayor parte de los diferentes tipos o tamaños
de máquinas. En el mismo se tuvieron en cuenta aspectos técnicos y
aspectos de seguridad de manera que su instalación se puede llevar
a cabo en prácticamente todos los países del mundo.
El sistema de acuerdo con la presente invención
no está diseñado para desconectar el sistema bajo carga, no está
diseñado para su uso como en una desconexión de emergencia, y no
está diseñado para estar en la posición por si mismo y permitir que
la máquina se ponga en funcionamiento. Tampoco esté diseñado para
sustituir un conmutador principal. La máquina debe tener sus
propios controles de Inicio/Paro de manera que una puesta en
funcionamiento autómático se cancele si el sistema de acuerdo con la
invención muestra energía eléctrica en la salida de la fuente de
alimentación. El sistema descrito en esta invención, sin embargo, no
permitirá la reconexión del aparato de conexión eléctrica si se
detecta un fallo hasta que el fallo sea solucionado.
Es posible que componentes individuales de la
máquina sigan estando excluidos de este sistema de seguridad. Esto
puede referirse, por ejemplo, a dispositivos de calentamiento de
adhesivos y similares cuya desconexión pueda destruir partes de su
equipamiento.
En principio, la formación de la unidad de
alimentación eléctrica y de la unidad de control como componentes
integrados se podría contemplar, pero como norma van a ser
componentes independientes.
El sistema de desconexión de la invención
comprende así cuatro módulos diferentes:
- -
- conmutadores de desconexión que ofrecen la posibilidad a los operadores de desconectar con seguridad la energía eléctrica de la máquina antes de que comience su funcionamiento en un entorno peligroso. Estos conmutadores emiten una señal de desconexión y reciben la señal de verificación del estado de sin energía eléctrica (preferiblemente presentadas visualmente),
- -
- unidades de recogida y distribución que recogen y concentran información de los conmutadores de desconexión o unidades de recogida y distribución complementarias. A este fin, una unidad de este tipo tiene un dispositivo de seguridad con módulos de expansión para la transmisión de las señales de desconexión. Las unidades de recogida y distribución también transmiten la señal de verificación al conmutador de desconexión que ha emitido la señal de desconexión.
- -
- una unidad de control que se usa como interfaz entre la unidad de alimentación eléctrica y las unidades de recogida y distribución así como con los conmutadores de desconexión. También es responsable de la alimentación eléctrica de las unidades de recogida y distribución y el mensaje de verificación e incluye la funcionalidad de una unidad de recogida y distribución. Preferiblemente, se provee un relé de monitorización, que recibe el mensaje relativo al estado del aparato de monitorización de la energía eléctrica de la unidad de alimentación PB, además de tener un circuito de seguridad que transmite el mensaje de verificación relativo al estado sin energía eléctrica del aparato de monitorización de energía eléctrica a los conmutadores desconectados DS, más preferiblemente, una fuente de energía eléctrica de CC estabilizada del relé de monitorización, el dispositivo de seguridad de la unidad de control de las unidades de recogida y distribución, una fuente de alimentación eléctrica de CC no estabilizada del circuito de verificación, y un circuito de monitorización del aislamiento para monitorizar el aislamiento entre líneas que se mantienen al potencial de la fuente de alimentación de energías eléctrica de CC estabilizada y líneas que se mantienen al potencial de la fuente de energía eléctrica de CC no estabilizada,
- -
- una unidad de alimentación eléctrica que transmite o desconecta la energía eléctrica de la máquina o equipo a través del aparato de conexión eléctrica, un aparato de monitorización, una fuente de alimentación de energía eléctrica de control y, más preferiblemente, un circuito de seguridad de "cuatro relés".
La unidad de control así como las unidades de
recogida y distribución son las mismas que se usan en todas las
formas de realización del sistema de acuerdo con la invención en
cualquier máquina o equipamiento. La monitorización se hace
prácticamente independientemente del tamaño de la máquina ya que los
circuitos principales solamente ponen en funcionamiento la unidad
de alimentación.
La configuración mínima de un sistema de acuerdo
con la invención incluye la unidad de alimentación, la unidad de
control y, además, al menos un conmutador desconectado. La
configuración máxima dependerá del número de conmutadores
desconectados necesarios, así como de la distancia de cada unidad de
recogida y distribución, así como de cada conmutador desconectado
desde la unidad de control.
En operación normal todos los conmutadores de
desconexión están cerrados, es decir, ninguno de ellos emite una
señal de desconexión. Ahora si se piensa proveer una desconexión
fiable, primero se debe parar la máquina. Esto puede ocurrir, por
ejemplo, a través de la agencia de mediante la cual la máquina usa
un comando de paro. Seguidamente, el operador que debe trabajar en
un área conectará el correspondiente conmutador desconectado y lo
bloqueará en la posición abierta. Con lo que se emite una señal de
desconexión que se transmite a la unidad de alimentación eléctrica.
Al producirse la señal se comprobará de acuerdo con el criterio
establecido si la salida de la unidad de alimentación eléctrica
está sin energía eléctrica. Cuando y solamente cuando este estado
sin energía eléctrica se confirme activamente, una pantalla de
verificación presentará sobre el conmutador desconexión que tiene
la señal luminosa de desconexión encima y verifica el estado sin
energía eléctrica. Solamente entonces pueden los operadores entrar
en la correspondiente área de la máquina. Tan pronto como hayan
terminado su trabajo, los operadores desbloquearán el conmutador de
desconexión y, una vez más, conectan el equipo. La pantalla de
verificación se apaga.
Si todos los conmutadores de desconexión están
conectados, la alimentación eléctrica de la máquina se restablece
por medio del comando Inicio.
A continuación se va a explicar la invención con
ayuda de los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es un ejemplo de una configuración
de un sistema de acuerdo con la presente invención,
La figura 2 es una representación esquemática de
una unidad de alimentación eléctrica PB,
La figura 3 es una representación esquemática de
una unidad de control CB,
La figura 4 es una representación esquemática de
una unidad de recogida y distribución MB.
La figura 1 muestra una configuración del
sistema de acuerdo con la invención con el que puede estar dotada
una máquina que puede estar desconectada en diez sitios o partes de
la máquina.
Consecuentemente, se proveen diez conmutadores
desconectados DS. De los diez conmutadores DS desconectados un
primer conjunto designado por el numeral de conmutadores DS
desconectados es conducido a una unidad MB1 de recogida y
distribución. Una sexta conexión de entrada de la unidad MB1 de
recogida y distribución está asignada a una unidad MB2 de recogida
y distribución adicional en la que, una vez más, se podrían situar
salidas de conmutadores de desconexión, las cuales, sin embargo,
pueden estar también reservadas como una opción. En un desarrollo
práctico, una unidad de recogida y distribución puede tener seis
conexiones de entrada aunque también son posibles ampliaciones.
Igual que la unidad MB1 de recogida y distribución la unidad CB de
control tiene seis entradas de las cuales, una vez más, cinco, en
conjunto designadas con el numeral 52, 54, están asignadas a
conmutadores DS de desconexión. Una sexta entrada recibe la
información de la unidad MB1 de recogida y distribución. Las
unidades de recogida y distribución así como la unidad de control
actúan como concentradores de señales que proceden de un nivel
inferior del sistema. Deben estar dispuestas de manera que la caída
de voltaje entre ellas se minimice y toda la longitud del cable
necesaria para las conexiones entre los conmutadores de desconexión
y la unidad de alimentación eléctrica se maximice. La unidad CB de
control también forma la interconexión con la unidad PB de
alimentación eléctrica. La unidad PB de alimentación eléctrica está
conectada al circuito principal del equipo o máquina. En el mismo
el conmutador 10 principal del circuito principal está asegurado
con un fusible 12 que está en la entrada 14 de la unidad PB de
alimentación eléctrica. La salido 16 de la unidad de alimentación
eléctrica está conectada a un dispositivo de conmutación de la
máquina adicional en el que está la máquina M. El dispositivo 18 de
conmutación sirve para arrancar/parar la máquina.
Las figuras 2 a 4 son imágenes de circuitos en
bloques altamente esquematizadas de los componentes individuales
entre los mismos.
La figura 2 muestra esquemáticamente la
estructura interna de la unidad PB de alimentación eléctrica. Un así
denominado circuito 22 de seguridad de "cuatro relés", que
representa una desconexión de Paro de Emergencia para tres fases y,
alternativamente, para tres fases y una línea neutra, tiene acceso
directo al aparato 28 de conexiones eléctricas. Es el objetivo de
la Solicitud de Patente Alemana 199 15 234.0 presentada en la
<oficina de <<patentes Alemana el 3 de abril de 1999. Otro
ejemplo de una disposición de circuito de Paro de Emergencia se da
en el documento DE 196 41 516 C1. El circuito 22 de seguridad
reacciona ante una señal de desconexión de doble canal y/o ante una
señal de canal simple que informa de un error de aislamiento, ambas
señales son transmitidas por la unidad CB de control (figura 3). La
unidad PB de alimentación eléctrica contiene además, como aparato
de 20 de monitorización de energía eléctrica, un relé de seguridad
del tipo PU3Z de la firma Pilz GmbH & Co. que monitoriza el
estado de la energía eléctrica de la salida de suministro
eléctrico. Con lo que funciona como un circuito de valor de umbral y
reconoce una fase como sin energía eléctrica si el voltaje de la
fase no excede de un valor de umbral de 10 V con respecto a la línea
cero. SE provee además un transformador 24 con 230 voltios, CA, en
la salida que suministra energía eléctrica de control a los
componentes de la unidad de alimentación eléctrica, y a la unidad
CB de control (figura 3). Las conexiones de doble canal se proveen
a un relé de monitorización de la unidad de control (figura 3). Por
medio de estas se transmite la información relativa al estado de la
energía eléctrica del aparato 20 de monitorización de energía
eléctrica, si se informa también de una señal de desconexión y se
cumplen criterios adicionales de seguridad. Los componentes 26
auxiliares que son necesarios para la operación correcta de la
unidad de alimentación eléctrico no están representados en detalle,
análogamente el aparato de protección de los componentes. Se pueden
proveer conexiones adicionales para conexión al equipo,
análogamente, conexiones a una pantalla de estado así como un
conmutador de de arranque en la unidad CB de control.
La figura 3 muestra esquemáticamente el diseño
de una unidad CB de control. La unidad de control contiene un relé
30 de monitorización que recibe el estado del aparato 20 de
monitorización de energía eléctrica de la unidad PB de alimentación
eléctrica (figura 2). El relé 30 de monitorización es, por ejemplo,
del tipo PNOZx2.1 distribuido también por Pilz GmbH & Co. La
unidad de control incluye además una fuente de alimentación de CC
estabilizada con 24 V para un dispositivo 32 de seguridad y el relé
30 de monitorización. La unidad de control incluye además una
fuente 36 de alimentación de CC con 24 V que está controlada por el
relé 30 de monitorización que, dependiendo del estado del aparato
de monitorización de energía eléctrica (figura 2), permite que las
pantallas de verificación sobre los circuitos de desconexión
conectados por medio del correspondiente circuito 31 que están
iluminadas o no. De manera que se evita un encendido erróneo de
estas pantallas, un aparato 38 de comprobación del aislamiento está
situado entre las líneas de energía eléctrica de CC y 24 V. Este
comunica si los dos circuitos de 20 V están separados entre sí
correctamente, es decir, no hay defectos de aislamiento. Si se
reconoce un error, el arranque del SLS se cancela hasta que el
aparato 38 de comprobación del aislamiento se reinicie. El
conmutador de arranque de la unidad CB de control será capaz de
reiniciar el aparato 38 de comprobación del aislamiento solamente
si el fallo de aislamiento ha desaparecido. Pueden proveerse
aparatos de prueba adicionales dentro de la unidad de control y se
pueden proveer líneas de suministro. La unidad de control tiene
seis conexiones de entrada cuyas señales presentes son tratadas en
el dispositivo 32 de seguridad como en una unidad de recogida y
distribución (figuras 4). El resultado del tratamiento se transmite
como una señal de desconexión de doble canal al circuito 22 de
seguridad de cuatro relés (figura 2). Por el contrario, las
conexiones de doble canal sirven como conexión del relé 30 de
monitorización al aparato de monitorización del estado de la
energía eléctrica, por ejemplo, de la unidad de alimentación
eléctrica (figuras 2 y 3). Están instaladas dos lámparas de señales,
una que se enciende si el sistema está listo para operar, la otra
si uno de los conmutadores de desconexión está abierto. Pueden
proveerse conexiones adicionales para la conexión a la máquina. Por
medio de una interfaz 33 es posible la monitorización externa.
La figura 4 muestra la disposición esquemática
de una unidad MB de recogida y distribución. Igual que la unidad de
control, esta tiene seis entradas así como una salida de señales de
desconexión. Un dispositivo 40 de seguridad, que puede estar
configurado, por ejemplo, con relés de seguridad con módulos de
expansión de acuerdo con necesidades, trata las señales de
desconexión y pasa el resultado a la siguiente etapa del sistema.
Por el contrario, la unidad de recogida y distribución también
posibilita la verificación de señales que son transmitidas a los
correspondientes circuitos de desconexión por medio de circuitos 42
dotados a este fin que conectan la correspondiente lámpara de
señales de desconexión. Como ejemplo de dispositivo de seguridad, es
adecuado un relé PNOZXM1 que está dotado con módulos PNOZXE1 de
expansión, ambos, una vez más, de Pilz GmbH & Co. Por medio de
una interfaz 44 es posible la monitorización externa.
Preferiblemente, mediante el diseño redundante
del sistema de acuerdo con la invención, se logra una fiabilidad
incrementada. A través de la totalidad del sistema se hace una
interrogación de dos canales, por ejemplo, sobre el estado de la
señal de desconexión, concretamente, el circuito de seguridad de
"cuatro relés" de la unidad de alimentación eléctrica tiene un
doble canal de entrada.
Claims (5)
1. Un sistema para prevención fiable del
arranque inesperado de una máquina (M), que comprende:
- -
- una unidad (PB) de alimentación eléctrica conectada entre un conmutador (10) principal de un circuito eléctrico principal de la máquina (M) y la máquina (M), en el que dicho conmutador (10) principal está en la entrada (14) de dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica (PB), y la salida (16) de dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica está conectada a la máquina (M), incluyendo dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica un aparato (28) de conexión eléctrica a través del que transmite o des-conecta la energía eléctrica de al máquina (M),
- -
- una unidad (CB) de control con un número predeterminado de entradas que forman una interfaz con la unidad (PB) de alimentación eléctrica,
- -
- al menos un conmutador (DS) de desconexión dispuesto en el sitio de la máquina (M) y conectado a una de dicho número predeterminado de entradas, emitiendo dicho al menos un conmutador (DS) de desconexión una señal de desconexión tras ser conectado por un operador,
- -
- dicha unidad (CB) de control informa de la presencia de una señal de desconexión en una de sus entradas a dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica,
- -
- dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica interrumpe la energía eléctrica a la máquina (M) si al menos un conmutador (DS) de desconexión emite una señal de desconexión,
caracterizado porque
- -
- dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica incluye un aparato (20) de monitorización que comprueba la salida (16) de energía eléctrica de dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica en cuanto a un estado sin energía eléctrica,
- -
- dicho aparato (28) de conexión eléctrica solamente permite un arranque de la máquina (M) cuando ninguno de los conmutadores (DS) de desconexión está emitiendo dicha señal de desconexión,
- -
- dicha unidad (CB) de control recibe el estado del aparato (20) de monitorización de energía eléctrica de dicha unidad (PB) de alimentación eléctrica y, cuando se informa del estado sin energía eléctrica, emite un mensaje de verificación al conmutador (DS) de desconexión que ha transmitido dicha señal de desconexión, y
- -
- dicho mensaje de verificación puede ser presentado solamente en cada conmutador (DS) de desconexión que emita una señal de desconexión.
2. El sistema de la reivindicación 1,
caracterizado porque cada conmutador (DS) de desconexión
tiene una lámpara de señales para la presentación de dicho mensaje
de verificación.
3. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque dicha unidad
(CB) de control tiene un relé (30) de monitorización que recibe el
mensaje relativo al estado del aparato (20) de monitorización de
energía eléctrica así como un circuito (31) de presentación de la
verificación que transmite el mensaje de verificación relativo al
estado sin energía eléctrica de dicho aparato (20) de monitorización
de energía eléctrica a los correspondientes conmutadores (DS) de
desconexión.
4. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por
- -
- una fuente (34) de alimentación eléctrica de CC estabilizada del relé de monitorización
- -
- una fuente (36) de alimentación eléctrica de CC no estabilizada del circuito de verificación y
- -
- un aparato (38) de comprobación de aislamiento para monitorizar el aislamiento entre líneas que se mantienen al potencial de la fuente (34) de energía eléctrica de CC (aislada de tierra) estabilizada y líneas que se mantienen al potencial de la fuente (36) de alimentación eléctrica de CC no estabilizada (una línea conectada a tierra).
5. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque todas las líneas
de señales de desconexión están diseñadas como líneas de doble
canal.
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