Brevet FR2631718A1 — publié le 19891124

SYSTEME DE COMMANDE ET DE CONTROLE POUR UNE INSTALLATION UTILISANT DES CONTACTEURS. L'invention se rapporte à un système de commande et de contrôle pour une installation utilisant une multiplicité d'appareils contacteurs comportant chacun des interrupteurs de puissance qui sont actionnés par un électro-aimant ayant une bobine d'excitation dont les bornes accessibles sont électriquement reliées à un circuit d'alimentation et de traitement apte à amplifier, respectivement à délivrer ou à interrompre par une voie automatique ou manuelle des signaux de courant présentant ou non des délais d'apparition ou de disparition par rapport à des signaux de référence. Les systèmes de commande connus dans l'art antérieur font généralement appel à une armoire ou à un tableau dans lesquels sont notamment disposés des circuits de traitement de diverses informations pouvant faire appel à des automates programmables, à des temporisateurs, à des sélecteurs de fonction, à des lampes de signalisation, ainsi qu'à des moyens de commande manueile permettant de s'affranchir de l'automatisme pour opérer par exemple des mises au point. Dans un mode de réalisation également répandu, certains de ces moyens sont disposés en nombre réduit non pas sur le panneau d'une armoire, mais sur la face avant du couvercle d'un petit coffret contenant le ou les contacteurs concernés - 2 - auxquels ceux-ci sont reliés par des conducteurs allant, soit du couvercle jusqu'aux bornes des bobines des contac- teurs, soit circulant directement entre certains de ces moyens et les bornes en question, lorsque ces organes sont tous fixés sur le socle du coffret. Un certain nombre des fonctions simples dont l'exécution est normalement dévolue à un automatisme complet lorsque la structure définitive de ce dernier a été élaborée à l'avan- ce, peuvent néanmoins devenir après coup nécessaires dans des installations plus simples o une évolution progressive doit accompagner l'augmentation du nombre des fonctions découlant par exemple de nouvelles prescriptions, telles que celles relatives à la sécurité, ou se justifiant lorsque de nouvelles unités de fabrication sont adjointes aux unités originales. Dans ce dernier cas, les tailles d'une armoire ou, respecti- vement, d'un coffret peuvent se révéler insuffisantes, si les capacités de cet automatisme n'avaient pas été à l'ori- gine largement calculées. L'invention se propose, par suite, de fournir à l'utilisa- teur d'un système d'automatisme classique, des moyens simples et peu encombrants pour répondre à une extension des fonctions originales ou à des besoins particuliers qui ne justifieraient, ni la refonte partielle d'un système exis- tant, ni la mise en oeuvre d'un automatisme plus sophisti- qué; cette invention sera néanmoins en mesure de répondre également aux besoins d'utilisateurs de systèmes simples, compte tenu du choix qui leur est offert de puiser dans une gamme étendue de produits de mêmes tailles, les fonctions élémentaires qui peuvent leur être nécessaires. Enfin, l'invention s'appuie sur la constatation qu'il est fréquemment plus aisé de localiser et donc de dépanner ou de mettre en fonction un élément d'automatisme simple lorsque celui-ci se trouve placé en relation avec le ou les contac- -3- teurs qui lui sont le plus directement associés, et ceci, d'une façon géographique évidente. Selon l'invention, le but visé est atteint grâce au fait que ce système fait appel à une multiplicité de modules ayant chacun un boîtier isolant qui est susceptible d'être élec- triquement et mécaniquement associé aux bornes accessibles de la bobine d'un contacteur associé grâce à deux broches conductrices saillantes, le volume interne de ces boîtiers étant occupé par l'un d'une multiplicité de circuits élémen- taires susceptibles d'opérer, et de façon non limitative: a - une temporisation électronique série qui est déclenchée lors de l'apparition d'un signal, b - une temporisation électronique série qui est déclenchée lors de la disparition d'un signal, c - un isolement galvanique entre les potentiels des signaux et les potentiels des sources d'alimentation de la bobi- ne, d - une sélection entre des ordres élaborés par un automate programmable et des ordres de marche ou d'arrêt résul- tant d'une intervention manuelle locale, e - une amplification électronique de signaux faibles, ces boîtiers ayant, par ailleurs, des largeurs sensiblement égales et voisines de la largeur des contacteurs auxquels ils sont associés et présentant en outre des bornes d'en- trée, respectivement des organes de commande ou de visuali- sation d'état, placées sur des faces avant voisines des faces avant des contacteurs correspondants. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion ci-dessous et à l'examen des figures annexées qui l'accompagnent en illustrant: -4- A la figure 1, une vue avant d'une multiplicité de contacteurs montés côte à côte sur une paroi et équipés de modules selon l'invention; A la figure 2, une vue avant d'une bobine de contac- teur en regard des bornes de laquelle se trouve un module particulier; A la figure 3, une vue de côté de la figure 2 dans laquelle le module se trouve effectivement associé aux bornes de la bobine; A la figure 4, une vue schématique des circuits électromécaniques ou électroniques pouvant être incorporés dans des bottiers de modules appropriés; et A la figure 5, une vue de côté schématique illustrant un mode de montage d'un module selon l'invention, sur un contacteur. Une pluralité d'appareils contacteurs 31, 32, 33, 34, 35, 36 appartenant à un système simple d'automatisme ou à une portion d'un système d'automatisme plus étendu, est repré- sentée à la figure 1, o. l'on remarque que ceux-ci sont accrochés côte à côte sur un même rail profilé normalisé 2 solidaire d'une paroi. Ainsi qu'on le voit plus précisément aux figures 2 et 3, chacun de ces contacteurs, tel que 3, comporte des bornes 5, 6 qui sont reliées à une bobine 7, ou sont portées par la carcasse 7a de celle-ci, se trouvant disposée dans un bottier 8 pour exciter un électro-aimant 9 dont une armature mobile 10 actionne des interrupteurs de puissance tels que 11 et, éventuellement, un interrupteur de signalisation ou de verrouillage 14 lorsque la culasse 13 est magnétisée. - 5- Ces interrupteurs aboutissent à des bornes de puissance d'entrée et de sortie telles que 15, 16, 17, respectivement 18, 19, 20. On remarquera sur la figure 1 que les numéros placés au voisinage de ces bornes, et qui ne sont pas accom- pagnés par une ligne de rappel, ne doivent pas être confon- dus avec les repères de même rang. Ces numéros correspondent aux références qui sont normalisées pour faciliter la recon- naissance des fonctions dévolues à ces interrupteurs. De façon connue, une troisième borne 21 électriquement reliée à la borne 6 se trouve placée à l'opposé de cette dernière et sur la carcasse afin de répondre à certaines nécessités de câblage. A chacun des contacteurs 31...36 sont associés des modules intermédiaires tels que 41...46 qui appartiennent à une multiplicité 40 de modules à chacun desquels est dévolue une fonction particulière qui est directement en relation avec le fonctionnement de la bobine. A cet effet, chaque boîtier 47 d'un module tel que 48, voir figures 2 et 3, présente sur une face inférieure 49 deux broches de sortie saillantes 51, 52 et partiellement iso- lées, qui sont aptes à coopérer avec des bornes supérieures voisines de la bobine telles que 5 et 6, s'ouvrant sur la face supérieure 53 du contacteur. Cette même face présente une encoche à talon 54 qui est placée dans une région 55 éloignée des bornes 5, 6 et qui est apte à recevoir un crochet 56 solidaire de la face 49; la fixation mécanique et le raccordement électrique, qui pourraient n'être opérés que grâce au pincement des extrémités des broches dans les bornes correspondantes, est ici avantageusement complétée par la présence de ces moyens d'accrochage 56, 54. Ainsi qu'on l'observe à la figure 3-, chaque bottier de module 47 présente une face avant 57 qui est placée au voisinage de la face avant 58 du contacteur et parallèlement à celle-ci, sans venir empiéter sur un volume 60 consacré au - 6 - passage de conducteurs qui, tels que 61, aboutissent aux bornes supérieures d'entrée de puissance 15, 16, 17. La face avant 57 du module 48 qui porte par exemple un voyant lumineux 62 et un bouton de réglage 63 présente également les entrées nécessaires à un tournevis pour effec- tuer le serrage de conducteurs, tels que 64, aboutissant à des bornes d'entrée du module, telles que 65, 66; ces entrées débouchent elles-mêmes sur une face supérieure du module. Dans l'exemple choisi, ces bornes ne sont qu'au nombre de deux, mais le nombre de celles-ci peut être supérieur, ainsi qu'on le voit en particulier à la figure 1. Chaque bottier 47 de module, tel que ceux représentés en 41, 46 à la figure 1, possède de préférence une largeur - d - qui est voisine de la largeur - D1 -, respectivement - D2 -,' du contacteur 31...36 auquel il est associé; ces largeurs sont mesurées parallèlement aux rangées des bornes de puis- sance. Lorsque le bottier contacteur, tel que 36, est plus large qu'un contacteur tel que 31...35, les mêmes modules peuvent lui être associés, soit grâce à l'existence de bornes de bobines ayant des écartements correspondant à ceux des broches, soit grâce au fait que même si ces bornes de bobine sont plus écartées, les broches des modules pourront y pénétrer dans des régions adéquates en passant d'un côté ou de l'autre des vis de serrage correspondantes. On remarque en outre, aux figures 1 à 3, que les hauteurs des bottiers des modules peuvent évoluer entre deux valeurs représentées par - h1 - et - h2 - selon le volume 70 qui est nécessaire à la disposition des composants internes choisis pour opérer une fonction particulière. -7 Parmi les fonctions pouvant être exécutées par ces modules, on rencontre par exemple, et de façon non limitative: - un module 41 servant d'amplificateur à relais, - un module 42 effectuant en série une temporisation élec- tronique repos qui introduit un retard réglable à la désexcitation par rapport à la disparition d'un signal de référence grâce à l'organe de réglage 79, - un module 43 dont la fonction est d'opérer, soit une interruption volontaire de l'alimentation de la bobine grâce à l'organe de commande manuelle 77, soit un choix de l'origine des signaux d'alimentation provenant d'un automate 84 ou d'une source indépendante 85 grâce à la présence d'un commutateur d'orientation dont l'organe de manoeuvre manuelle est représenté en 78, voir aussi la figure 4, - un module 44 servant d'amplificateur électronique pour des signaux de faibles niveaux, - un module 45 effectuant en série par voie électronique, une temporisation travail qui introduit un délai réglable entre le moment o se présente un signal et le moment o le courant circule dans la bobine grâce au bouton de réglage 81, - un module 46 dont la fonction permet d'opérer en parallèle une alimentation volontaire de la bobine, grâce à l'organe manuel 82, alors que celle-ci est normalement alimentée par l'intermédiaire d'un petit relais afin d'assurer un isolement galvanique entre les signaux de commande et la source d'alimentation de la bobine. Il sera avantageux de disposer en face avant de chacun des modules un voyant, utilisant par exemple une diode lumi- nescente, tels que ceux visibles en 71...76, afin de signa- ler la présence de tension aux bornes de la bobine ou, respectivement, la circulation d'un courant à travers celle- ci. -- 8 --- Les circuits et moyens électromécaniques et électroniques permettant l'exécution des fonctions mentionnées ci-dessus peuvent faire l'objet de réalisations diverses, de sorte que seuls des schémas équivalents ont été illustrés à la figure 4. On constatera qu'un composant 100 de protection contre les surtensions, faisant par exemple appel à un oxyde de zinc, est systématiquement branché entre les broches 51, 52. D'une façon générale, les bornes d'entrée telles que A2 sont directement reliées à l'une des broches de sortie 52. Enfin, ces broches de sortie 51, 52 présentent une longueur - q suffisante, et les bornes 5, 6 de la bobine possèdent une possibilité de pénétration telle, que chacun de ces modules 90 peut être monté et associé à un contacteur 91 malgré la présence entre lui et ce contacteur d'un boîtier auxiliaire 92 servant à la protection de la bobine contre les parasites, à l'aide d'un circuit RC. Ce boîtier auxiliaire présente, à cet effet, une très faible épaisseur - e -, voir figure 5. Afin que l'accrochage du module présente alors les mêmes qualités, on peut avantageu- sement prévoir sur une face supérieure 97 de cet auxiliaire de protection, une encoche et un talon 93 comparables à ceux qui sont prévus sur la face supérieure du contacteur pour coopérer avec le crochet 99. Ce boîtier auxiliaire sera avantageusement raccordé aux bornes de la bobine 94, telles que 95, grâce à des appuis élastiques de pièces conductrices 96 du boîtier auxiliaire venant en contact avec des régions de borne non occupées par les vis de serrage, telles que la région 98. 9- Revendications 1. Système de commande et de contrôle pour une instal- lation utilisant une multiplicité d'appareils contacteurs comportant chacun des interrupteurs de puissance qui sont actionnés par un électro-aimant ayant une bobine d'excita- tion dont les bornes accessibles sont électriquement reliées à un circuit d'alimentation et de traitement apte à ampli- fier, respectivement à délivrer ou à interrompre par une voie automatique ou manuelle des signaux de courant présen- tant ou non des délais d'apparition ou de disparition par rapport à des signaux de référence, caractérisé en ce que ce système fait appel à une multipli- cité de modules (40) ayant chacun un boîtier isolant qui est susceptible d'être électriquement et mécaniquement associé aux bornes accessibles (5, 6) de la bobine (7) d'un contac- teur associé (3) grace à deux broches conductrices saillan- tes (51, 52), le volume interne (70) de ces boîtiers étant occupé par l'un d'une multiplicité de circuits élémentaires susceptibles d'opérer, et de façon non limitative: a - une temporisation électronique série qui est déclenchée lors de l'apparition d'un signal, b - une temporisation électronique série qui est déclenchée lors de la disparition d'un signal, c - un isolement galvanique entre les potentiels des signaux et les potentiels des sources d'alimentation de la bobine, d - une sélection entre des ordres élaborés par un automate programmable et des ordres de marche ou d'arrêt résul- tant d'une intervention manuelle locale, e - une amplification électronique de signaux faibles, - 10 - ces boîtiers ayant, par ailleurs, des largeurs - d - sensi- blement égales et voisines de la largeur - D - des contac- teurs (31...36) auxquels ils sont associés et présentant en outre des bornes d'entrée (65, 66; A1, A2; El, E2; B1, B2) placées ou accessibles sur des faces avant (57) voisines des faces avant (58) des contacteurs correspondants. 2. Système de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun de ces modules (48) comporte, sur une face avant (57), des moyens d'accès à des bornes (65, 66) aptes à recevoir des conducteurs d'alimentation et de commande (64), ainsi que des moyens d'intervention manuelle (63) lorsque la fonction du circuit disposé dans le volume de son boîtier (47) fait appel à un organe de régla- ge, respectivement de sélection, et que dés moyens de signa- lisation optique (71...76) de l'état électrique de la bobine (7). 3. Système de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une face inférieure (49) du bottier (47) du module (48) présente deux broches (51, 52) et un moyen d'ancrage du type crochet et encoche se trouvant dans une région (55) éloignée de ces broches. 4. Système de commande selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une face avant (57) du module (48) vient au voisinage de la face avant (58) du contacteur (3) auquel il est associé, tout en ménageant avec ce dernier un volume respectivement un intervalle (60) qui livre le passa- ge à des conducteurs (61) reliés aux bornes de puissance (15, 16, 17) de ce contacteur. 5. Système de commande selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les broches (51, 52) des modules (90) présentent des longueurs - q - suffisantes pour que celles- - ll - ci puissent être maintenues dans les bornes (95) de la bobine (94) du contacteur (91) en laissant subsister avec ce dernier et le module un intervalle apte à recevoir un boîtier de protection (92) de mince épaisseur - e - coopé- rant électriquement avec les bornes-de cette bobine.