Brevet FR2331847A1 — publié le 19770610

On connaît pour le contrôle commande du fonctionnement sous sécurité des installations électriques, hydrauliques, électrohydrauliques, de chauffage etc... des tableaux ou chassies de signalisation comportant tous les éléments nécessaires à la surveillance et à 1 exploitation des signaux d'information en provenance des organes contrôlés de ces installations. Ces tableaux connus ne permettent de reconnaitre que les positions extrêmes d'un dispositif quelconque de l'installation sous surveillance, par exemple le niveau haut et le niveau bas (ou de défaut) d'un réservoir; mais aucun renseignement n'est donné au cours de la période transitoire de passage d'une position à l'autre. Par conséquent une telle conception de montage n'offre pas une sécurité suffisante puisque la position de défaut n'est connue qu'au moment meme de son apparition. Afin d'avoir une réelle sécurité, il serait nécessaire de pouvoir contrôler également les phases transitoires ou neutres. Les tableaux ou circuits de signalisation connus, en raison de la complexité des relayages, ne peuvent y parvenir qu'en faisant intervenir un ordinateur, ce qui devient extremement onéreux. La présente invention permet d'obtenir ce résultat et d'assurer ainsi le fonctionnement de toute installation sous surveillance avec une garantie de sécurité accrue, en utilisant uniquement, selon un arrangement inédit, les moyens usuels de la signalisation et du cpntrôle électriques. Elle a pour objet un système de contrôle commandé assurant le fonctionnement avec une sécurité maximum de toute installation, sous surveillance, électrique, hydraulique, électrohydraulique, de chauffage etc... caractérisé en ce qu'il comporte - d'une part une ou plusieurs rangées de cartes à circuits imprimés pour la signalisation des défauts surgissant dans l'installation, chaque rangée étant terminée par une carte dite "klaxon" pour la commande du relais klaxon et d'une centrale de clignote ment s lumineux, - d'autre part des chaînes de cartes d'asservissement, chacune enclenchant en fin de channe, sous un état conditionnel donné, un relais de commande de la fonction asservie, une carte de signalisation correspondant à un défaut déterminé commandant une ou plusieurs cartes d'asservissement à raison d'une par channe, les circuits imprimés de toutes ces dites cartes étant établis de manière qu'à l'apparition d'un défaut d'un organe contrôlé quelconque de l'installation, il y a allumage d'un voyant clignotant accompagné d'un signal sonore, puis coupure de cette signalisation sonore avec remplacement du voyant clignotant par un voyant lumineux fixe, lequel ne peut s'éteindre que lors de la disparition du défaut. Suivant un premier point de l'invention, les cartes de signalisation à circuits imprimés sont identiques, sont enfichables sur un chassies et en courant continu, chacune supporte deux relais à quatre contacts chacun, une résistance, quatre diodes et deux fusibles. Suivant un second point de 1' invention, les cartes d'asservissement à circuits imprimés sont identiques, elles sont enfichables sur un châssis et en courant continu, chacune comporte un relais à deux contacts et une diode et un fusible. Suivant un troisième point de l'invention, chaque carte "klaxon", à circuit imprimé et enfichable sur un chdssis, compoete un relais à quatre contacts, une diode et un fusible. D'autres particularités faisant partie de l'invention apparai- tront au cours de la description ci-après dans laquelle sera décrite une réalisation détaillée de ce système avec ses applications possibles en se référant notamment au dessin ci-annexé. Sur ce dessin, La figure 1 est une vue graphique schématisée de l'ensemble du système selon l'invention. La figure 2 est le schéma du circuit "défaut" sur une carte de signalisation à circuit imprimé. La figure 3 est le schéma du circuit d'une carte d'asservissement. La figure 4 est le schéma du circuit d'une carte de relayage klaxon. La figure 5 est le schéma d'un circuit à ouverture de contact pour la transmission à un circuit "défaut" des informations sur l'état du point surveillé correspondant de l'installation. La figure 6 est une variante de la figure 5 avec fermeture de contact. La figure 7 est le schéma d'une installation de chauffage. La figure 8 est le graphique schématisé de l'ensemble du système selon l'invention adapté à la commande contrôlée de l'installation selon la figure 7. Dans ce qui précède et dans ce qui suit, on a désigné et on désignera uniquement par le terme simplifié cartes l'organe de base du système selon l'invention. Par ce terme, on désigne donc une carte enfichable sur un châssis, portant sur une face un circuit imprimé et sur l'autre face les éléments fonctionnels desser wis par ce circuit; sur ces cartes, les connexions internes sont soudées, les relais sont embrochables chacun sur une embase à raccordement soudés; les borniers de raccordement du châssis sont du type soudé pour les connexions internes et vissé pour les connexions externes. On supposera essentiellement dans l'exposé suivant se référant au dessin que le système est alimenté en courant continu, tant pour la commande que pour les voyants lumineux, les tensions dans les deux cas pouvant être les memes ou différentes; mais on notera qu'en cas de fonctionnement en courant alternatif, les diodes et les fusibles seront supprimés. Comme représenté par la figure 1, les cartes de signalisation S1, S2, S3 ... Sn forment des rangées, par exemple chacune avec un groupe de 10 à 15 cartes; chaque groupe S comporte en fin de rangée une carte "klaxon" et toutes les sorties de ces cartes klaxon sont raccordées en parallèle pour venir commander une centrale clignotante et un relais klaxon; V1, V2, V3 .. Vn sont les voyants lumineux respectivement affectés à chacune des cartes S1, S2, S3 ... 5n Chaque carte de ces rangées est raccordée à un circuit chargé de lui transmettre les informations sur l'état du point surveillé correspondant de l'installation; on a schématisé par les contacts D1, D2, D3 ...Dn tous les circuits de ce genre raccordés respec n tivement aux cartes de signalisation des défauts S1, S2, S3 ... Sn. Sur la figure 1, on a en outre supposé que le système comportait deux chaines d'asservissement A et A' orientées transversalement aux rangées de signalisation "défauts"; la chaîne A comprend les groupes de cartes d'asservissement A1, , A3J A4, et la chai- ne A' est supposée ne comprendre que trois groupes A'1, A'2, A'3; on remarque d'après le schéma que chaque carte de signalisation S,, 53 peut commander une carte d'asservissement respectivement dans chacun des groupes A1 A'1 A3 A'2, tandis que les cartes S2, S5 ne desservent respectivement qu'un groupe de la chaîne A, A2 A4, et la carte de signalisation S4 une carte d'asservissement A'3 de la chaine A'; la carte 8n a son rle limité uniquement à la signalisation.Chacune des chaînes A et A' est chargée, lorsqu'elles se trouvent sous un état conditionnel déterminé résultant de l'action des cartes de signalisation Défauts, de provoquer l'enclenchement d'un relais de fin de chaîne, respectivement RA, RA,; les contacts de chaque relais sont insérés par exemple dans un circuit Nmarche-arrêt" d'un contacteur concerné de l'installation. On conçoit après cet exposé que de multiples autres arrangements du système conforme à l'invention peuvent alors être élaborés sans difficulté, selon le degré de complexité de l'installation sous surveillance. Il va etre à présent décrit une réalisation structurelle de chacun des types de cartes à circuits imprimés en se référant successivement aux figures 2 à 4. La figure 2 est le schéma du circuit "défaut" d'une carte de signalisation; la limite de la carte a été figurée par un cadre rectangulaire à trait renforcé et les bornes du circuit sont les cercles à l'intérieur de chacun desquels est inscrit un chiffre; il y a quinze bornes dont treize sont utilisées par le circuit et apparaissent sur la figure; ces bornes sont réparties en haut et en bas du cadre pour la commodité de la représentation, mais en réalité toutes sont rassemblées en un bornier sur le bord inférieur de la carte. Les éléments fonctionnels de la carte sont deux relais magnétiques RM et R'M', chacun à quatre contacts repos-travail, une ré sistance f , quatre diodes C\1' zizi 43' A 4 et deux fusibles F1, F2; les raccordements des bornes s'établissent comme suit 1 - commande des cartes d'asservissement. 2 - commande de la signalisation sonore. 3 - signalisation lumineuse du défaut, le voyant étant désigné par VD (voyant défaut). Remarque : c'est le méme voyant qui est soit clignotant soit fixe. 4 - réarmement de l'effacement "défaut" avec extinction des voyants lumineux VD et VK. 5 et 6 - raccordement au circuit extérieur excité par le défaut. 7 - raccordement au négatif commun de l'alimentation en coutant continu de la commande et des voyants. 9 - commande de l'arr8t de la signalisation sonore. 11 - signalisation lumineuse fixe, voyant VKL (klaxon arrêté), 12 - raccordement au positif de l'alimentation de la signalisation lumineuse fixe. 13 - raccordement au positif de l'alimentation de la signalisation lumineuse clignotante. 14 - raccordement au positif de l'alimentation de la commande. 15 - raccordement au négatif commun de l'alimentation de la commande et des voyants lumineux. La figure 3 est le schéma du circuit d'une carte d'asservissement et la conception générale en est la meme que précédemment, les éléments fonctionnels comprennent un relais magnétique RaMa à deux contacts repos-travail formant deux inverseurs I1, 12, une diode ss a et un fusible Fa; le bornier comporte huit bornes toutes utilisées et les raccordements stétablissentilcomme suit : 21 - Sortie au travail de l'inverseur Il 22 - Entrée de l'inverseur I1. 23 - Sortie au repos de l'inverseur Iî. 24 - Sortie au travail de l'inverseur 12. 25 - Entrée de l'inverseur 12. 26 - Sortie au repos de l'inverseur 12. 27 - Entrée commande de la bobine du relais RaMa; c'est cette borne qui est en liaison avec la borne 1 d'une carte de signalisation défaut 25 - Sortie de la bobine du relais RaMa reliée au négatif commun (commande et signalisation). La figure 4 est le schéma du circuit de relayage d'une carte klaxon; on a vu que celle-ci constituait la dernière carte d'une rangée de cartes de signalisation des défauts; aussi elle comporte également un bornier à quinze bornes portant les mêmes numéros que pour une carte de signalisation, mais six bornes seulement sont utilisées; les éléments fonctionnels sont un relais magnéti à R à quatre contacts repos-travail, une diode Q R et un fuque K sible FK Les raccordements des bornes utilisées se présentent comme suit 2 - Commande du signal sonore en provenance de la même borne 2 d'un circuit défaut. 3 - Signalisation lumineuse par le voyant VcK indiquant qutil y a un ou plusieurs défauts dans la rangée correspondante. 10 - Raccordement au signal sonore. 12 - Raccordement au positif de la signalisation lumineuse. 14 - Raccordement au positif de l'alimentation commande 15 - Raccordement au négatif commun de l'alimentation de la commande et de la signalisation lumineuse. On a vu à propos de la figure 2 que les bornes 5 et 6 étaient raccordées à un circuit extérieur excité par le défaut; un tel circuit peut être réalisé de deux manières différentes, ainsi que le montrent schématiquement les figures 5 et 6. Suivant la figure 5, toute délivrance. d'information d'état d'un point surveillé de l'installation se fait par ouverture du circuit branché sur les bornes 5 et 6 au moyen d'un contact CD; la figure représente les éléments fonctionnels d'une carte de signalisation directement intéressés par l'action du contact C; entre le positif de la commande et le négatif commun sont branchés en série la bobine M du relais magnétique RM, son troisième contact repos-travail C et la résistance g contrôlée par ce contact. On voit que ltouverture du contact CD coupe simultanément le courant dans la bobine et dans la résistance. On peut opérer également par fermeture du circuit au moyen du contact CD qui d'un côté est relié par deux fils aux bornes 5 et 6, et de l'autre côté au négatif commun par un fil. Lorsqu'une impulsion de changement d'état provoque la fermeture du contact CD, le courant est immédiatement coupé dans la bobine i dont le circuit se ferme sur le négatif commun, tandis que la résistance 3 reste sous tension un instant très court : la bobine i étant désexcitée, le contact C retourne au repos et le courant est également coupé dans la résistance. Si sur le contact CD l'un des deux fils reliés aux bornes 5 et 6 venait à être sectionné, ou déconnecté, l'ouverture de circuit coupe simultanément le courant dans la bobine et dans la résistance. Ce qui nous ramène au ler cas. Tous les organes du système étant maintenant décrits, il va être exposé son fonctionnement général en se référant notamment à la figure 2. Au moment de la mise en service dlune installation desservie par le système selon l'invention, les deux relais SnI et R'M' ont leurs contacts en position de repos, comme le montre la figure. Il y a alors quatre phases à distinguer au départ 10) Le positif commande de l'alimentation passe par la borne 14, le deuxième contact en position de repos du relais R'M', le troisième contact en position de repos du relais RM, et sort de la carte de signalisation par la borne 2 pour aller actionner le signal sonore. Le voyant étant raccordé , & la borne 3, son circuit passe par le premier contact du relais RM et arrive au commun du troisième contact du relais R'f'; comme ce relais est au repos, le positif clignotant est en liaison avec le circuit du voyant. Ainsi en cet état, il y a signalisation sonore et signalisation lumineuse clignotante. 20) Si on envoie par un bouton appuyé manuellement une impulsion positive de commande vers la borne 9, le circuit partant de cette borne passe par le quatrième contact en position de repos du relais RM et arrive à la bobine du relais RM. qui se trouve excité par l'impulsion; ses quatre contacts passent en position de travail. Le positif de la commande raccordée à la borne 14 passe par le premier contact en position de travail du relais R'M' et vient fermer le circuit par la borne 9. En conséquence le relais R'N' se trouve autoalimenté. Le deuxième contact de ce relais en passant en position de travail a coupé l'alimentation 'venant de la borne 14 vers le signal sonore. Le troisième contact du même relais en passant en position de travail a coupé le positif clignotant de l'alimentation du voyant, tandis que le positif de l'alimentation à la borne 12 arrive par le troisième contact au travail au voyant lumineux VD, allumé en fixe, et par le quatrième contact au travail au voyant lumineux V Dans ces conditions l'impulsion envoyée en 9 a provoqué l'arrêt du signal sonore, l'extinction en clignotant du voyant et l'allumage en fixe de ce dernier. 30) Pour le moment, l'installation à surveiller n'est pas en défaut, c'est-à-dire que les bornes 5 et 6 sont reliées par une continuité de circuit (voir figure 5 ou 6). On envoie alors une impulsion positive de commande par appui sur un autre bouton vers la borne 4. Le circuit correspondant, d'une part s'arrête à la position travail du troisième contact du relais RM, d'autre part passe par la résistance , la borne 5, rejoint la borne 6, arrive à la bobine du relais RK qui se trouve excité; ses contacts passent en position de travail. Le quatrième contact de ce relais coupe 1'alimentation du relais R1M' dont les contacts reviennent au repos; le quatrième contact de ce relais revenant au repos, il y a extinction du voyant lumineux fixe VK. Le troisième contact du relais RM en venant en position travail est relié par le deuxième contact au repos du relais R'M' au positif de l'alimentation commande; celui-ci est alors relié à la borne 4, à la résistance y et à la bobine du relais RM par les bornes 5 et 6. Le relais RM est ainsi autoalimenté. Le deuxième contact au travail de ce relais permet par la borne 1 de commander un ou plusieurs relais pour des fonctions d'asservissement. Le premier contact de ce relais en passant en position travail a coupé l'alimentation du voyant VD. Dans ces conditions l'impulsion envoyée en 4 a mis en fonction de surveillance la carte de signalisation. 49) Si alors il se produit une modification de l'état ou un défaut du point à surveiller, la liaison entre les bornes 5 et 6 est coupée. Le relais RM revient en position repos, ce qui nous ramène à la première phase : signalisation sonore et signalisation lumineuse clignotante. Par la répétition des phases précédentes, le système est alors pr8t à assurer de façon continue l'affichage en voyant fixe de l'existence d'un défaut quelconque, puis l'effacement de ce défaut (extinction du voyant fixe) et les fonctions d'asservissement, la réapparition ou le maintien d'un défaut. I1 ne peut y avoir extinction du voyant que si le défaut a disparu. En cas de défaillance du relais RM par exemple, le résultat est le même que pour un changement d'état du point surveillé; il peut y être remédié rapidement par 1'interchangeabilité des éléments fonctionnels. Les relais utilisés sont des relais miniatures ne nécessitant que des liaisons en fil de section inférieure au mm. Les applications pratiques du système selon l'invention sont nombreuses; à simple titre d'exemples, il sera considéré ci-après un cas élémentaire et un cas plus développé d'installations. a) Réservoir équipé de deux contacts niveau haut et niveau bas utilisés pour contrôler et assurer le remplissage de ce réservoir. Le contact niveau bas commandera-le remplissage, tandis que le contact niveau haut fermera l'arrivée de liquide. Quand le réservoir se vide, le contact haut bascule tandis que le contact bas ne réagit pas. Dans une installation aménagée traditionnellement, cet état laisse apparaître que le réservoir est toujours plein, méme s'il est parvenu très près du niveau bas. Avec le système selon l'invention, le changement d'état du contact haut est utilisé pour informer que le réservoir est vide. b) Soit une installation de chauffage à commande électrique comprenant dans son circuit, comme le montre la figure 7, une vanne de circulation d'eau 30, une pompe d'accélération 31, un vase d'expansion 32, et une chaudière ou générateur de chaleur 33. Pour contrler le générateur 33, c'est-à-dire pour autoriser ou interdire son fonctionnement, l'équipement correspondant doit être informé de l'état de la vanne, de la mise en route ou de l'arrêt de l'accélérateur, de la pression d'eau, de la température ambiante, de la température extérieure etc... Dans les équipements traditionnels, les informations prises en compte restent limitées par la complexité du relayage. Le système selon l'invention permet d'une façon simple et en toute sécurité une commande plus rationnelle du générateur de chaleur. La figure 8 montre l'adaptation du graphique de montage de la figure 1 à ce cas particulier. Cartes de signalisation : les informations sont reçues par S1 pour le disjoncteur de la pompe de circulation 31, enclenchement ou déclenchement. pour l'état d'ouverture ou de fermeture de la vanne 30. 83 pour le niveau dans le vase d'expansion 32, niveau haut ou niveau bas. S4 pour le disjoncteur de la chaudière 33, enclenchement ou déclenchement. I est le courant de commande du disjoncteur RA de la pompe de circulation et doit passer pour y parvenir à travers les cartes successives de la première chaîne d'asservissement A1, A2, A3. I' est le courant de commande du disjoncteur RA' de la -chau- dière et doit traverser pour y parvenir les cartes successives de la seconde channe d'asservissement A'1, A'2, A'3, A' Le fonctionnement général du système de la figure 8 est alors le suivant L'installation étant en marche, s'il n'y a pas de déclenchement du disjoncteur R, A1 se laisse traverser par le courant I. Si la vanne est en position d'ouverture, A2 se laisse traverser par le courant I et A'1 par le courant I'. Si le niveau minimum est atteint dans le vase d'e, > pansion, A3 se laisse traverser par le courant I et A'2 par le courant I'. Si le disjoncteur R est enclenché, A'3 se laisse traverser par le courant I. Les conditions sont donc réunies pour que la chaine A1 A2 A3 se laisse traverser par le courant I; le disjoncteur RA reste commandé et permet à A'4 d'être traversé par I'. Toutes les conditions sont donc réunies pour que la channe A'1 A'2 A'3 A'4 soit traversée par le courant I' qui vient commander le disjoncteur RA, alimentant la chaudière. Nous avons décrit la dite invention réalisée par relais électromagnétique; le même système peut être réalisé sous forme statique. REVENDICATIONS 1 - Système de contrôle commandé assurant le fonctionnement d'une installation avec une sécurité maximum caractérisé en ce qu'il comporte : - d'une part une ou plusieurs rangées de cartes à circuits imprimés pour la signalisation des défauts surgissant dans l'installation, chaque rangée étant terminée par une carte dite klaxon pour la commande du relais klaxon et d'une centrale de clignotements lumineux, - d'autre part des chaînes de cartes d'asservissement, chacune enclenchant en fin de channe, sous un état conditionnel donné, un relais de commande de la fonction asservie, une carte de signalisation correspondant à un défaut déterminé commandant une ou plusieurs cartes d'asservissement, à raison d'une par chaine, les circuits imprimés de toutes ces cartes étant établis de manière qu'à l'apparition d'un défaut d'un organe contrlé quelconque de l'installation, il y a allumage d'un voyant clignotant accompagné d'un signal sonore, puis coupure de cette signalisation sonore avec remplacement du voyant clignotant par un voyant lumineux fixe, lequel est éteint lors de la disparition du défaut. 2 - Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les cartes de signalisation à circuits imprimés sont identiques, sont enfichables sur un châssis et en courant continu, chacune supporte deux relais à quatre contacts chacun, une résistance, quatre diodes et deux fusibles. 3 - Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les cartes d'asservissement à circuits imprimés sont identiques, sont enfichables sur un ch ssis et en courant continu, chacune comporte un relais à deux contacts, une diode et un fusible. 4 - Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque carte "klaxon", a circuit imprimé et enfichable sur un châssis, comporte un relais à quatre contacts, une diode et un fusible. 5 - Système suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que en courant alternatif, les diodes et les fusibles des cartes à circuits imprimés sont supprimés. 6 - Système suivant les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que chaque carte à circuit imprime est munie d'un bornier à quinze bornes. 7 - Système suivant la revendication 3, caractérisé en ce que chaque carte à circuit imprimé est munie d'un bornier à huit bornes. 8 - Système suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque circuit extérieur chargé de transmettre toute impulsion de changement d'état d'un point surveillé à la carte de signalisation correspondante est soit à ouverture, soit à fermeture de contact. 9 - Système suivant les revendications précédentes, caractérisé en ce que en courant continu, le réseau des cartes à circuits imprimés est alimenté par uh négatif commun et trois positifs, respectivement pour la signalisation clignotante, la signalisation lumineuse fixe et l'actionnement des éléments fonctionnels.