Brevet FR2817978A1 — publié le 20020614

La présente invention concerne un interface de sécurité pour équipements électriques, susceptible d'être relié à un dispositif de contrôle et à au moins un autre in- terface de sécurité via une liaison de sécurité à plusieurs voies fonctionnelles, et d'être connecté à des organes électriques interrupteurs, la liaison de sécurité permettant de retourner au dispositif de contrôle des informations d'état relatives à ces organes électriques. Un système d'automatisation réparti faisant intervenir des interfaces de sécurité de ce type est décrit dans la demande de brevet français 99 16301 du 13 décembre 99. La mise en oeuvre d'un tel système requiert des dispositifs de connexion spécifiques. L'invention a pour but de rendre simples et pratiques la réalisation et la mise en oeuvre d'un interface de sécurité du type décrit. Selon l'invention, chaque voie fonctionnelle, dédiée à une fonction de sécurité déterminée, comporte deux lignes, à savoir une ligne de collecte et une ligne de retour, qui sont accouplables entre elles en fin de voie, et l'interface comprend un boîtier d'interface pourvu d'un bornier d'entrée, d'un bornier de sortie et d'un bornier applicatif ; pour chaque voie, le bornier d'entrée est muni d'une borne d'entrée de collecte et d'une borne d'entrée de retour, le bornier de sortie est muni d'une borne de sortie de collecte et d'une borne de sortie de retour, et le bornier applicatif est doté d'une première borne et d'une deuxième borne reliées à l'intérieur du module respectivement à la borne d'entrée de collecte et à la borne de sortie de collecte, et vers l'extérieur du module à un équipement électrique, ou directement entre elles par un pont. Les borniers d'entrée et de sortie sont de préférence débrochables et munis d'éléments détrompeurs. Le bornier applicatif, qui est de préférence débrochable, comprend pour chaque voie une borne de signalisation d'état de la voie reliée à la partie de la ligne de retour située dans l'interface entre les deuxièmes bornes d'entrée et de sortie. Dans le boîtier peut être disposé un circuit de diagnostic auquel sont associés un bouton de test relié à la première borne de sortie et, pour chaque voie, un élément de visualisation, les éléments et le bouton étant respectivement visibles et accessibles à l'avant du boîtier d'interface, le bouton mettant le circuit à un potentiel bas pour tester l'état des voies au niveau de l'interface et des interfaces amont. Le bouton de test est avantageusement relié au bornier d'alimentation pour tester la présence des tensions d'alimentation. La description va être faite ci-après d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention, en regard des dessins annexés. La figure 1 représente schématiquement une machine dotée des interfaces de sécurité selon l'invention. La figure 2 montre en élévation schématique un interface de sécurité et les borniers de connexion correspondants. La figure 3 montre plus en détail les interconnexions réalisées dans l'interface pour les lignes de collecte et de commun d'une voie fonctionnelle. La figure 4 illustre un mode de réalisation à quatre voies fonctionnelles desservant trois interfaces. La figure 1 illustre une machine ou zone dans laquelle est mis en oeuvre un processus, notamment un processus industriel. La machine ou zone comprend des équipements électriques E dotés d'organes électriques K indiqués sur les figures 1,3 et 4, ainsi que plusieurs modules fonctionnels MF qui comprennent ces équipements et leurs moyens de gestion.. Par exemple, le module fonctionnel MF1 peut comprendre notamment des organes électriques tels que des boutons d'arrêt d'urgence ou interrupteurs de sécurité K1 associés à des portes ou barrières d'accès à des régions dangereuses, le module fonctionnel MF2 peut comprendre un départmoteur K2, le module fonctionnel MFn peut comprendre une baie de robot Kn, etc.. A chaque module fonctionnel est associée au moins une fonction de sécurité. Les modules fonctionnels MF1, MF2,.. MFn sont commandés à partir d'un dispositif de contrôle MT via un bus. Les modules fonctionnels sont reliés au dispositif de contrôle MT par une liaison d'alimentation A et sont reliés entre eux et au dispositif de contrôle MT par une liaison de sécurité S à plusieurs voies (quatre dans cet exem- ple) dont chacune gère une fonction différenciée. Les voies en question, décrites plus loin, ne desservent que les modules fonctionnels souhaités et peuvent à tout moment être modifiées ou étendues en fonction de l'évolution du processus considéré. Chaque module fonctionnel MF comporte un interface de sécurité 10 (voir figure 2). La liaison d'alimentation A comporte plusieurs conducteurs et est reliée à diverses sources de tension (par exemple 24V, 24V sécurisée, OV,..) pour distribuer aux organes électriques des divers modules les tensions requises localement et dotées de niveaux de sécurité prédéterminés. Une tension est dite sécurisée quand, en fonction de données propres à la sécurité des personnels et matériels intéressés par le processus, notamment transmises par la liaison de sécurité S, est élaborée une décision relative au maintien ou à la coupure de cette tension. A la liaison d'alimentation A est associé pour chaque interface 10 un boîtier 11 d'alimentation qui contient les éléments requis pour relier les sources de tension d'une part à l'équipement électrique E du module fonctionnel MF, d'autre part à l'interface 10 qui appartient à ce module. Le boîtier d'alimentation 11 peut être séparé de l'interface 10 ou être intégré à cet interface. Les boîtiers 11-1, 11-2,.. 11-n associés aux interfaces 10-1, 10-2,.. 10-n sont chaînés en série. La liaison de sécurité S comprend plusieurs voies bifilaires de sécurité 30-1 à 30-4 qui assurent une liaison série des interfaces 10 pour acheminer les informations relatives à leur état. Chaque voie 30 comporte deux conducteurs, l'un 31 dit de collecte et l'autre 32 dit de retour. Comme indiqué figure 4, chaque voie 30 est bouclée par exemple par un shunt 33 à son extrémité opposée au dispositif de contrôle MT, de sorte que l'extrémité du conducteur de collecte 31 distante du module est raccordée par ce shunt à l'extrémité correspondante du conducteur de retour 32. Chaque voie 30 est dédiée à une fonction de sécurité prédéterminée, par exemple d'arrêt d'urgence, de sécurité d'accès, de fermeture d'organe de protection, etc.. et elle est destinée à collecter, sur le périmètre à surveiller de la machine ou zone, l'état des divers équipements électriques propres à cette fonction et associés aux éléments de machine ou de zone. Ainsi, parmi les voies de sécurité 30, l'une d'elles 30-1 peut être affectée à une fonction"arrêt d'urgence", une autre 30-2 à une fonc- tion"autorisations de mise en service", une autre 30-3 à une fonction"sécurité d'accès", une autre 30-4 à une fonction"organes de protection ou à une fonction "réarmement". L'interface 10 illustré figure 2 présente un boîtier 12 qui comprend un circuit imprimé 13 et auquel sont associés un bornier d'entrée 1 OA, un bornier de sortie 1 OB, un bornier applicatif 10C et un bornier d'alimentation 10D. Comme on le voit figure 3, le bornier d'entrée 10A est muni pour chaque voie 30 d'une première borne XA1 pour la ligne de collecte 31 et d'une deuxième borne XA2 pour la ligne de retour 32. Le bornier de sortie 10B est muni pour chaque voie d'une première borne XB1 pour la ligne de collecte et d'une deuxième borne XB2 pour la ligne de retour. Le bornier applicatif 10C est doté pour chaque voie d'une première borne XC1 et d'une deuxième borne XC2 reliées à l'intérieur du boîtier 12 de l'interface respectivement à la borne XA1 et à la borne XB1 et vers l'extérieur du module soit à l'équipement électrique E soit directement entre elles par un pont de shuntage amovible 14. Un pont 14 est représenté à titre d'exemple sur la figure 2 pour la partie du bornier 10C dédiée à la voie 30-4 et est aussi représenté en tirets figure 3. Au bornier d'alimentation 10D se connectent les conducteurs de la ligne A et les câbles qui vont alimenter l'équipement E. Les éléments du boîtier d'alimentation 12 peuvent aussi être disposés sur le circuit imprimé 13. Sur la figure 3 sont représentées les connexions des ligne de collecte 31 et de retour 32 d'une voie 30 au niveau d'un boîtier d'interface 12. La partie externe amont de la ligne de collecte 31 (provenant du bornier de sortie d'un autre interface ou du module de tête) est reliée à la borne XA1 du bornier d'entrée 1 OA, puis par une piste 15 du circuit imprimé 13 à la borne XC1 du bornier applicatif 10C. Un câble externe 16 relie XC1 à un interrupteur K situé dans l'équipement E, puis un câble 17 relie l'interrupteur K à la borne XC2 du bornier applicatif 10C et, de là, une piste 18 du circuit relie XC2 à la première borne XB1 du bornier de sortie 10B ; un câble externe relie alors XB2 à la borne XA1 de l'interface suivant. De même, la partie externe amont de la ligne de retour 32 est reliée à la borne XA1 du bornier d'entrée 1 OA, puis par une piste 19 du circuit imprimé 13 à la deuxième borne XB2 du bornier de sortie 10B. Une piste 20 du circuit 13 relie la piste 19 à la borne XCS pour transmettre une action de signalisation ou de commande à l'équipement E via un conducteur externe 21. Un bouton de test 22, par exemple un poussoir, est disposé sur un conducteur 23 du circuit imprimé 13 qui comporte pour chaque voie un élément de visualisation 24 tel qu'une diode et qui se raccorde pour chaque voie à la piste 18 entre XC1 et XB1. Le poussoir est aussi relié via une diode 26 aux bornes du bornier d'alimentation 1 os. Le test effectué au moyen du poussoir 22 permet de visualiser sur le boîtier de l'interface 10 l'état des voies 30-1 à 30-4 de l'interface considéré et des interfaces amont et la présence des tensions d'alimentation. Les borniers 10A, 1 OB et 10C sont de préférence débrochables, ce qui permet à l'utilisateur de conserver la mémoire de connexion de l'application (bornier 10C) et des voies (borniers 10A, 10B) en cas de démontage ou remplacement. Les borniers d'entrée et de sortie 10A, 10B sont munis d'éléments détrompeurs 25 évitant de monter le bornier 10A à la place du bornier 10B et réciproquement. Les voies de sécurité 30-1 à 30-4 illustrées figure 4 desservent plusieurs interfaces 10-1,10-2, 10-n. La ligne de collecte 31 se raccorde à un interrupteur K1-1 dans 10-1, à un simple pont de liaison directe 14 dans 10-2 etc. Les shunts 33 de fin de ligne sont réalisés au moyen d'un bornier 10B doté des ponts de shunt appropriés. Revendications 1. Interface de sécurité pour équipements électriques, susceptible d'être relié à un dispositif de contrôle et à au moins un autre interface de sécurité via une liaison de sécurité à plusieurs voies fonctionnelles (30), et d'être connecté à des organes électriques interrupteurs à surveiller, la liaison de sécurité permettant de retourner au dispositif de contrôle des informations d'état relatives aux organes électriques, caractérisé par le fait que - chaque voie fonctionnelle (30) est dédiée à une fonction de sécurité déterminée et comporte deux lignes, à savoir une ligne de collecte (31) et une ligne de retour (32), accouplables entre elles en fin de voie, - l'interface (10) comprend un boîtier d'interface (12) pourvu d'un bornier d'entrée (1 OA), d'un bornier de sortie (1 OB) et d'un bornier applicatif (10C), - pour chaque voie, le bornier d'entrée (10A) est muni d'une borne d'entrée de col- lecte (XA1) et d'une borne d'entrée de retour (XA2), le bornier de sortie (1 OB) est muni d'une borne de sortie de collecte (XB1) et d'une borne de sortie de retour (XB2), et le bornier applicatif (10C) est doté d'une première borne (XC1) et d'une deuxième borne (XC2) reliées - à l'intérieur du module respectivement à la borne d'entrée de collecte (XA1) et à la borne de sortie de collecte (XB1), - vers l'extérieur du module à un équipement électrique (E), ou directement entre elles par un pont (14). 2. Interface selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour chaque voie (30), le bornier applicatif (10C) comprend une borne (XCS) de signalisation d'état de la voie reliée à la partie de la ligne de retour (31) située dans l'interface entre les deuxièmes bornes d'entrée (XA2) et de sortie (XB2). 3. Interface selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bornier applicatif (10C) est débrochable. 4. Interface selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les borniers d'entrée (1 OA) et de sortie (1 OB) sont débrochables et munis d'éléments détrompeurs. 5. Interface selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au boîtier d'interface (12) est associé un bornier d'alimentation (1 os) dont les bornes sont reliées à des sources de tension sécurisées en fonction de l'état des voies fonctionnelles (30) 6. Interface selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le bornier d'alimentation (1 os) est intégré au boîtier d'interface (12). 7. Interface selon la revendication 1, caractérisé par le fait que dans le boîtier (12) est disposé un circuit de diagnostic comprenant un bouton de test (20) relié à la première borne de sortie (XB1) et pour chaque voie un élément de visualisation (23), l'élément et le bouton étant respectivement visible et accessible à l'avant du boîtier d'interface (12), le bouton mettant le circuit à un potentiel bas pour tester l'état des voies (30) au niveau de l'interface (10) et des interfaces amont. 8. Interface selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que le bouton de test (40) est relié au bornier d'alimentation (1 os) pour tester la présence des tensions d'alimentation. 9. Interface selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le boîtier d'interface (12) est allongé et les borniers d'entrée (1 OA), de sortie (10B), applicatif (10C) et éventuellement le bornier d'alimentation (10D) sont connectés à un circuit imprimé (13) inclus dans le boîtier d'interface, le circuit imprimé et les borniers s'étendant dans le sens de la longueur du boîtier.