Brevet FR2579034A1 — publié le 19860919

La présente invention se rapporte au domaine des automatismes et de la télémécanique. Elle concerne tout particulièrement les systèmes d'alimentation centralisée d'appareils, installations ou analogues à contrôler et à commander dans les entreprises à risques d'explosion, et a notamment pour objet un système d'alimentation, sans étincellement, de dispositifs de télémécanique. L'invention peut être utilisée d'une façon particu lièrement efficace pour l'alimentation en tension,sans étincellement, de postes à contrôler faisant partie de systèmes de télémécanique, et d'équipements à contrôler et à commander dans des conditions comportant des risques d'explosion, tout en permettant de réduire la consommation de l'énergie de la source de tension, d'améliorer la fiabilité du système et d'augmenter la puissance utilisable sans étincellement de la source d'alimentation. L'alimentation centralisée en tension, sans étincelles, de postes de systèmes de télémécanique et d'équipements à contrôler et à commander, tels que : capteurs, organes exécutifs et autres, utilisés dans des conditions comportant des risques d'explosion, par-exemple dans les mines de charbon, se heurte à des difficultés considérables liées à la nécessité d'assurer la sécurité lorsqu'apparaît une décharge à la suite d'une rupture ou d'un court-circuit dans la ligne de communication, étant donné que, dans ces conditions, la décharge attire l'énergie renfermée dans l'inductance et la capacité réparties, et aussi l'énergie provenant de la source de tension, ce qui peut donner lieu à une explosion du milieu ambiant. Actuellement, les sources d'alimentation sont équipées de blocs de protection contre les étincelles, qui isolent de la source d'alimentation le circuit où a lieu la décharge lors d'un court-circuit ou d'une rupture d'une ligne de communication par câble. Cependant, ces mesures s'avèrent insuffisantes, car lténergie se trouvant dans l'inductance et la capacité réparties de la ligne de communication par câble peut provoquer une explosion quand il y a rupture ou court-circuit dans ladite ligne de commu nication, même si la source d'alimentation est mise hors circuit par le bloc de protection contre les étincelles. Récemment, on a pu diminuer ces difficultés dans le domaine de la sécurité de l'alimentation en énergie élec trique, à l'aide d'une ligne de communication ramifiée, de postes de systèmes de télémécanique et d'équipements à contrôler et à commander, et ce, en partageant ladite ligne de communication par des shunts, par exemple par des ponts à diodes. Ceci permet, d'augmenter la puissance utilisable sans étincellement de la source d'alimentation, étant donné que le point de rupture ou de court-circuit ne reçoit que l'énergie stockée dans l'inductance et la capacité réparties du tronçon non ramifié de la ligne de communication L'énergie accumulée dans l'inductance et la capacité réparties des embranchements ne parvient pas au point de décharge, parce qu'elle est shuntée. L'alimentation, sans risque d'étincellement, des dis positifs de télémécanique connaît un grand développement dan-s les systèmes télémécaniques de contrôle et de commande destinés aux équipements de fond de mines. C'est ainsi, par exemple, que dans un système télémécanique dé contrôle et de commande de processus technologiques, décrit dans l'ouvrage "Circuits de dispatching pour la commande et la communication dans les mines des pays développés" "Dispetcherskie sistemy upravlenia i sviazi na shakhtakh kapitalisticheskikh stran") tTsNIEIougol (Institut central de recherches en matière d'information-express pour le charbon), Moscou; 1982, fasc. 4, p. 14 tous les blocs fonctionnels d'un poste contrôlé sont alimentés à partir d'un seul stabilisateur de tension monté dans chaque poste contrôlé. Ledit système de télémécanique comporte, sur le pu pitre de distribution ("dispatching"), un bloc d'alimentation relié à chacun des postes contrôlés à l'aide d'une ligne de communication par câble. Tout poste contrôlé comporte, en série, un stabilisateur de tension et un bloc de modules fonctionnels. Par ailleurs, dans le système du type connu, les stabilisateurs de tension dans les postes contrôlés se trouvant en régime d'attente se distinguent par un faible rendement, et comme, à tout moment, il n'y a qu'un seul poste contrôlé qui soit en régime de fonctionnement, on n'arrive pas à augmenter le rayon d'action de ce système sans une amplification intermédiaire supplémentaire des signaux. Quand, sur le pupitre de distribution, on met en marche le bloc d'alimentation, le courant commence à circuler dans tous les postes contrôlés. Lorsque se présente le code contenant l'adresse d'un poste contrôlé, un cycle d'échange d'informations se déroule entre le service de distribution et les postes contrôlés. L'alimentation simultanée de tous les postes contrôlés à partir du pupitre de distribution diminue le rayon d'action du système en question. Pour accroître ce rayon d'action, il est nécessaire de procéder à une amplification intermédiaire supplémentaire des signaux. De plus, une rupture ou un court-circuit en tout point de la ligne de communication rend le système inapte au fonctionnement. L'absence d'éléments de shuntage ou d'!lotage des points où s'opèrent les ruptures ou les courts-circuits rend cette ligne de communication peu fiable. Cet inconvénient est éliminé dans un circuit connu d'alimentation à distance sans risque d'étincellement (certificat d'auteur URSS NO 969911, cl. E 21 F 9/00, H 02H 7/26), qui comporte un bloc d'alimentation contenant, en série, un capteur de début de décharge, un élément de protection contre les étincelles et une source d'alimentation dont la sortie est connectée à l'entrée du capteur de début de décharge; une ligne de communication reliant au moyen de noeuds et de branches le bloc d'alimentation à tous les postes contrôlés (charges) dont chacun est doté d'un stabilisateur de tension principal dont l'entrée est branchée sur la branche et dont la sortie est raccordée aux entrées d'un décodeur d'adresse et d'un bloc fonctionnel. Dans ce système d'alimentation à distance, la tension du bloc d'alimentation, est appliquée par l'intermédiaire d'une ligne de communication ramifiée à chacun des postes contrôlés. La présence de shunts dans les noeuds d'embranchement permet de séparer du point de rupture ou de court-circuit l'énergie emmagasinée dans l'inductance et la capacité réparties. Cependant, dans ce système, la tension de la source d'alimentation est délivrée simultanément, par l'intermédiaire de toutes les dérivations ou branches (sections), à toutes les charges. Au moment où la source d'alimentation est mise en service, commencent la charge de l'inductance et de la capacité réparties de la ligne de- communication ramifiée et la mise sous tensiion de tous les consommateurs d'énergie électrique. Le courant de décharge très élevé provoque le déclenchement de l'élément dynamique de protection contre les étincelles, ce qui conduit à la nécessité de réduire le courant et la tension de la source et, par conséquent, la puissance utilisable sans étincelles. De plus, la présence d'une tension dans tous les embranchements de la ligne de communication diminue la fiabilité du système, car un court-circuit dans un embranchement quelconque de la ligne de communication met hors service tout le système du fait de la mise hors d'action de la source d'alimentation du système. La présente invention à pour but de créer un système dralimentation sans étincelles de dispositifs de télémécanique, qui assureraait une mise sous tension successive des postes à contrôler à partir d'une source d'alimentation à travers une ligne de communication, et, en cas de rupture ou de court-circuit dans une ligne de dérivation ou directement dans un poste à contrôler, isolerait le tronçon défectueux du reste du système en préservant ainsi partiellement le bon fonctionnement du système. Ce problème est résolu du fait que le système d'alimentation, sans risque d'étincellement, de dispositifs de télémécanique, du type comportant un bloc d'alimentation comportant, reliés entre eux en série, un capteur de début de décharge, un élément de protection contre les étincelles et une source d'alimentation dont la sortie est connectée à l'entrée du capteur de début de décharge; une ligne de communication reliant au moyen de noeuds et de lignes de dérivation (ou branches) le bloc d'alimentation à chacun des postes contrôlés, celui-ci comprenant un stabilisateur de tension principal dont l'entrée est reliée à la ligne de dérivation, et la sortie, aux entrées d'un décodeur d'adresse du poste contrôlé et d'un bloc fonctionnel, est caractérisé, suivant l'invention, en ce que ledit décodeur d'adresse du poste contrôlé est placé dans un noeud de dérivation de la ligne de communication et est doté d'un stabilisateur de tension supplémentaire dont l'entrée est raccordée directement à la ligne de communication, et la sortie, à l'entrée du décodeur d'adresse du poste contrôlé, et d'une clé commandée dont l'entrée est raccordée directement à la ligne de communication, et la sortie, à la ligne de dérivation, l'entrée de commande de cette clé étant connectée à la sortie du décodeur d'adresse. Ce mode de réalisation permet d'isoler du reste du sytème le tronçon défectueux comportant un point de rupture ou de court-circuit, tout en préservant partiellement le bon fonctionnement du système, ce qui accroît considérablement l'efficacité de fonctionnement des systèmes de télémécanique grâce à l'augmentation de leur rayon d'action et de leur fiabilité. L'invention sera mieuxcomprise et d4autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références au dessin unique annexé qui représente un schéma synoptique du système d'alimentation conforme à l'invention. Le système proposé d'alimentation, sans risques d'étincellement, de dispositifs télémécaniques comporte un bloc 1 d'alimentation, relié par une ligne de communication ramifiée aux poste à contrôler 3I, 3in,..., 3n Le bloc 1 d'alimentation comprend, reliés entre eux en série, un capteur 4 de début de décharge, un élément 5 de protection contre les étincelles et une source 6 d'alimentation dont la sortie est reliée à l'entrée du capteur 4 de début de décharge. La ligne 2 de communication est constituée de noeuds 7 et de dérivations 8 et peut avoir une, deux ou un plus grand nombre de dérivations (I; II). Chaque poste contrôlé 3 comporte un bloc 9 monté directement dans le noeud 7 de la ligne 2 de communication, et un bloc 10 qui est placé près des installations ou analogues à contrôler et à commander. Le bloc 9, monté directement dans le noeud 7 de la ligne 2 de communication, comprend: un stabilisateur de tension supplém-entaire 11, conçu, par exemple, à base de transistors à effet de champ, fonctionnant en régime de coupure et dont l'entrée est raccordée directement au noeud 7 de la ligne de communication, et la sortie, à l'entrée du décodeur 12 d'adresse du poste contrôlé 3; un commutateur (clé) commandé, utilisant, par exemple, un transistor fonctionnant en régime de communication ou un relais à contacts scellés, et dont l'entrée est raccordée directement au stabilisateur 11, et la sortie, au début de la dérivation 8, l'entrée commandée dudit commutateur 13 étant connectée à la sortie du décodeur 12 d'adresse du poste contrôlé 3.Chacun des blocs 10 des poste contrôlés 3 comporte, en série, un stabilisateur de tension principal 14 constitué par exemple par des tubes stabilovolt ou tubes stabiliseurs de tension à transistor puissant en ta qu'élément de sortie, et un bloc fonctionnel 15 comprenant des modules de télémesure, télésignalisation, télécommande et autres (non représentés). Le fonctionnement du circuit s'effectue de la façon suivante. Lorsque la tension du bloc 1 d'alimentation est appliquée à la ligne 2 de communication, tous les décodeurs 12 d'adresse des postes contrôlés 3 sont alimentés par l'intermédiaire des stabilisateurs de tension supplémentaires 11. La tension délivrée par la source 6 du bloc 1 d'alimentation n'attaque pas les dérivations 8 de la ligne 2 de communication, étant donné que les commutateurs commandés 13 des postes contrôlés 3 sont bloqués. Lorsqu'une instruction de sélection d'un poste à contrôleur, par exemple le poste contrôlé 31, est fourni,le décodeur 12 d'adresse du bloc 9 fait passer à l'état conducteur le commutateur commandé 13, et ce dernier laisse passer la tension du bloc d'alimentation 1 vers la dérivation 8 du poste contrôlé 31, à travers la ligne 2 de communication. La tension arrivant au bloc 5 dudit poste contrôlé fait passer le bloc fonctionnel 15 en régime de travail en utilisant à cet effet le stabilisateur de tension principal 14. Le bloc 10 dudit poste contrôlé commence à fonctionner selon les instructions de commande envoyées par un bloc de commande (non représenté). Lorsqu'une instruction de sélection d'un autre poste contrôlé est fournie, la tension au poste contrôlé 31 est supprimée par le décodeur 12 d'adresse du poste à contrôler, par l'intermédiaire du commutateur 13, et le poste contrôlé 31 passe en régime d'attente, tandis que la dérivation 8 I z et le bloc 10 du poste contrôlé 31 sont mis hors tension. Tous les postes contrôlés 31, 3II,...,3 fonctionnent de la même façon. En régime de secours, par exemple lorsqu'il y a rupture ou court-circuit dans la dérivation 8 du poste contrôlé 31 ou dans le bloc 10 dudit poste contrôlé au moment de l'arrivée de l'instruction de sélection du poste contrôlé 31, le commutateur 13 se débloque et ltélément 5 de protection contre les étincelles et le capteur 4 de début de décharge entrent en action et coupent la tension de la source 6 d'alimentation. Le système se retrouve alors à son état initial.Par la suite, quand la tension du bloc 1 d'alimentation est appliquée à la ligne de communication 2 et lorsqu'apparait l'instruction de sélection d'un autre poste à contrôler, par exemple le poste à contrôler 3II, le système fonctionne normalement car a tension d'alimentation n'est pas appliquée à la dériviation 8 défectueuse du poste contrôlé 3I, et le déclenchement d'urgence du bloc 1 d'alimentation n'a pas lieu. L'application du système d'alimentation, sans étincellement, des dispositifs de télémécanique dans les entreprises à risques d'explosion diminue sensiblement la consommation d'énergie, permet de rédistributeur successivement l'énergie par -la source entre les divers utilisateurs, ce qui rend possible une très nette augmentation de la distance maximale, couverte par la ligne de communication, entre le poste de commande et les postes à contrôler, et ce, sans amplification supplémentaire des signaux. De plus, grâce à la disposition de la partie adresse des postes à contrôler dans les tronçons non ramifiés et à l'îlotage complet des dérivations (embranchements) et des parties essentielles des postes à contrôler en régime d'attente, on est arrivé à réduire la capacité et l'inductance électriques de la ligne de communication, ce qui permet d'accroître la puissance utilisable sans étincellement de la source d'alimentation et la fiabilité du système tout entier, car il est possible, à partir du pupitre de distribution, de verrouiller et de mettre en évidence l'embranchement défectueux et d'assurer un fonctionnement normal du reste du système. R E V E N D I C A T I 0 N REVENDICATION Système d'alimentation, sans risque d'étincellement, de dispositifs de télémécanique, du type comportant : un bloc d'alimentation (1) comprenant, reliés entre eux en série, un capteur (4) de début de décharge, un élément (5) de protection contre les étincelles et une source d'alimentation (6) dont la sortie est connectée à l'entrée du capteur (4) de début de décharge; et comprenant en outre une ligne ramifiée de communication reliant au moyen de noeuds (7) et de ligne de dérivation (8) le bloc d'alimentation (1) à tous les postes à contrôler, chacun de ceux-ci comprenant un stabilisateur de tension principal (14) dont l'entrée est reliée à la ligne de dérivation (8), et la sortie, aux entrées d'un bloc fonctionnel (15) appartenant à un décodeur (12) d'adresse du poste à contrôler (3), caractérisé en ce que le décodeur (12) d'adresse du poste à contrôler (3) est placé dans ùn noeud de dérivation (7) de la ligne ramifié de communication (2) et est muni d'un stabilisateur de tension supplémentaire (11) dont l'entrée est raccordée directement à la ligne ramifiée de communication (2),. et la sortie, à l'entrée du décodeur (12)d 'adresse du poste à contrôler (3), et d'un commutateur commandé (13) dont une entrée est raccordée directement à la ligne de communication (2) par l'intermédiaire du stabilisateur (11), l'entrée commandée de ce commutateur (13) étant reliée à la sortie du décodeur d'adresse (12), et sa sortie, à la ligne de dérivation (8).