Brevet FR2987087A1 — publié le 20130823

DISPOSITIF DE DIAGNOSTIC MODULAIRE ET INTEGRABLE La présente invention est relative à un dispositif de diagnostic utilisable en combinaison avec un ou plusieurs distributeur pneumatique ou électropneumatique. La puissance de l'air comprimé destiné aux vérins et moteurs doit être contrôlée. Le distributeur situé entre la source d'énergie pneumatique et l'actionneur remplit cette fonction. Ce pré actionneur est associé à un vérin, sa taille et son type sont fonctions de ce vérin. Un distributeur ne comportant qu'un orifice de pression, un orifice d'utilisation et un orifice d'échappement sera utilisé avec un vérin simple effet (Fig. 1). Un distributeur qui comporte un orifice de pression, deux orifices d'échappement et deux orifices d'utilisation, sur lesquels on alternera les états de pression et d'échappement pilotera un vérin double effet (Fig. 2). Afin d'augmenter la sureté de fonctionnement des automatismes pneumatiques et électropneumatiques et par conséquent mieux assurer la sécurité des machines, c'est-à-dire la prise en compte de la sécurité des personnes et des biens sur défaillances des systèmes. On se propose de détecter la non prise en compte d'un signal de commande de commutation de distributeurs électropneumatiques ou pneumatiques par la détection et surveillance de la pression sur le ou les orifices (2 et/ou 4) de liaisons avec le vérin. Les brevets DE 2011 6202, EP 1 186 814 et EP 0 844 425 décrivent des équipements additionnels aux distributeurs pneumatiques ou électropneumatiques traditionnels et tendant à vérifier la position du tiroir du distributeur soit par des moyens optiques, soit par des moyens magnétiques. Ces solutions conservent, certes, une compacité dimensionnelle mais entrainent une modification in situ des distributeurs déjà installés, exigeant un remplacement complet de ceux-ci sur les installations existantes. Le brevet DE 10 2008 05 9594 aborde la notion de module additionnel de mesure qui permet de déterminer la position du distributeur, toujours par des moyens optiques, de façon à assurer la mise à niveau des installations existantes. La présente invention a pour but notamment de fournir un dispositif de diagnostic fiable n'exigeant pas le remplacement complet des distributeurs déjà installés lors de son installation. Selon l'invention un dispositif de diagnostic est caractérisé en ce qu'il comprend une embase intermédiaire apte à être insérée entre un distributeur pneumatique ou électropneumatique et une embase assurant la distribution des flux d'air vers le distributeur, ladite embase intermédiaire comprenant au moins un moyen de détection de la pression et/ou du débit traversant l'embase intermédiaire. Avantageusement l'embase intermédiaire comprend des moyens de fixation à l'embase, lesdits moyens de fixation étant accessibles depuis une face supérieure de l'embase intermédiaire, le distributeur pneumatique étant fixé sur ladite face supérieure. Le moyen de détection peut être un capteur de pression et/ou de débit. Le capteur peut être intégré ou externe à l'embase intermédiaire. De manière avantageuse le capteur délivre au moins un signal de mesure continu ou digital réglé sur un seuil d'enclenchement ou de déclenchement. Le dispositif peut comprendre un module transducteur permettant l'élaboration d'une ligne de diagnostic redondante et/ou d'une signalisation. Le dispositif peut être associé avec un autre dispositif de diagnostic similaire pour constituer un ensemble de distribution à alimentation et/ou échappement communs. L'invention concerne également un procédé de détermination de la défaillance d'un distributeur pneumatique dans un ensemble de distribution par l'analyse d'un signal issu d'un capteur compris dans un dispositif de diagnostic suivant l'une quelconque des revendications précédentes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un mode de réalisation préféré avec référence aux dessins annexés mais qui n'a aucun caractère limitatif. Sur ces dessins : Fig. 1 est un schéma illustrant l'alimentation d'un vérin simple effet. Fig. 2 est un schéma illustrant l'alimentation d'un vérin double effet. Fig. 3 est une vue schématique en perspective illustrant un dispositif selon l'invention mis en place entre une embase et un distributeur. Fig. 4 est une vue schématique similaire à Fig. 3, un boitier transpondeur étant ajouté. Fig. 5 est une vue schématique en perspective d'un capteur interne selon l'invention. Fig. 6 est une vue en élévation latérale du capteur de Fig. 5. Fig. 7 est une vue similaire à Fig. 3, le distributeur étant démonté. Fig. 8 est une vue schématique en perspective illustrant d'une part la réalisation de fonctions capteurs externe, et d'autre part la réalisation de fonctions redondantes de sécurité au travers un boitier transpondeur associé aux distributeurs Fig. 9 est un schéma pneumatique illustrant la surveillance individuelle de pression, et Fig. 10 est un schéma électrique illustrant une variante de la surveillance individuelle de pression. Le dispositif de diagnostic consiste en une embase intermédiaire 1 entre le distributeur pneumatique P (ou électropneumatique) et l'embase E juxtaposable (ou simple) et qui assure les liaisons normales de distribution des flux d'air (Fig. 3). Cette embase intermédiaire peut comprendre un ou deux capteurs C connectés aux orifices (2 et/ou 4). Il est à noter que ces capteurs C peuvent être des capteurs extérieurs Cl disponibles dans le commerce à signaux de sortie analogiques ou digitaux « tout ou rien ». les capteurs C peuvent être également avantageusement intégrés (C2) de façon interne à l'embase intermédiaire sous forme de cellules de mesure continu ou de dispositif tout ou rien. On rappelle ici que la puissance pneumatique a pour composantes la pression et le débit en conséquence les capteurs Cl ou les cellules de mesures C2 utilisés dans la présente invention peuvent être sensible à la pression ou/et au débit. Fig. 4 illustre un exemple typique de réalisation de la fonction détection de pression par capteurs externes Cl disponibles dans le commerce, auxquels peut s'adjoindre un boitier relais et de connexion externe vers un automate programmable, ce système peut alors être qualifié de transpondeur T de sécurité intégré et sera décrit ultérieurement. Ce type de réalisation a pour avantage de rendre plus aisé la maintenance du système, mais augmente l'encombrement. Pour éviter cet inconvénient les capteurs C pourront être intégrés dans l'embase intermédiaire. Fig. 5 illustre des exemples de réalisations alternatives de la fonction détection de puissance pneumatique C2 par capteurs internes (débit ou pression). Ces capteurs intégrés dans l'embase intermédiaire sont reliés directement soit à un connecteur, soit au boitier transpondeur T. L'intégration des cette embase intermédiaire se fait simplement par démontage du distributeur existant, dévissage par le dessus des vis de fixation, puis mise en place de ces vis dans les logements inférieurs dans les logements supérieurs de l'embase intermédiaire. La fixation de l'embase intermédiaire s'effectue alors par le serrage par le dessus et au travers des écrous prisonniers ou des taraudages des quatre vis inférieures, rendant ainsi solidaire les embases juxtaposables (ou simples) et intermédiaires (Fig. 7). Puis par le serrage par le dessus des vis du distributeur avec les écrous prisonniers (ou taraudage), rendant solidaire distributeur et embase intermédiaire. Du fait de la seule accessibilité nécessaire et suffisante « par le dessus » cette opération peut s'effectuer entre deux distributeurs collatéraux sans démontage de ceux ci. On considère un exemple d'un ensemble de distribution de quatre distributeurs sur embases juxtaposables, pilotant deux vérins double effet et deux vérins simple effet. Mais cet exemple est non limitative et peut être reconduit pour 'n' distributeurs et 'n' vérins quelque soit leurs types respectifs. L'arrangement géométrique du dispositif est illustré Fig. 8, le schéma pneumatique et électrique de l'ensemble par Fig. 9 et Fig. 10. Le schéma pneumatique de Fig. 9 montre comment est élaborée la surveillance individuelle de pression (ou débit) sur les orifices (4) ou (2) de chacun des distributeurs (capteurs S2,,,) les signaux de chacun de ces capteurs peuvent être transmis sur un automate programmable industriel, et constitue la première ligne de diagnostic d'une ligne de sécurité. Dans ce premier cas de réalisation la fonction de sécurité est réalisée par comparaison des diagrammes temporels des ordres de basculement des distributeurs par rapport aux diagrammes temporels des pressions, ou débit mesurées. Le distributeur déficient est identifié naturellement par l'absence de cohérence entre l'ordre de basculement donné et le non retour du changement de niveau de pression ou de débit sur la ou les voies considérées. Le schéma électrique de Fig. 10 illustre une solution alternative permettant la réalisation de fonctions redondantes de sécurité au travers un boitier transpondeur T associé aux distributeurs. La surveillance individuelle de pression (ou débit) est toujours réalisée sur les orifices (4) ou (2) de chacun des distributeurs (capteurs S2,,,) l'état de chacun de ces capteurs permet l'alimentation de la bobine de relais Ka, propre à chaque distributeur. Chacun de ces relais commandant plusieurs contacts, l'un relié à l'entrée d'un automate programmable, les autres reliés à une autre boucle de sécurité ou a des accessoires de signalisation tel que alarme, voyant. Le distributeur déficient est identifié naturellement par l'absence de cohérence entre l'ordre de basculement donné et le non retour du changement d'état du relais Ka' ceci constitue toujours la première boucle de sécurité. La présente invention propose une solution originale car le dispositif modulaire et intégrable vérifie directement la présence ou non de la puissance pneumatique sur les orifices d'utilisation sans qu'il soit nécessaire de contrôler la position du tiroir contrairement aux solutions existantes. La puissance pneumatique, dont les composantes sont la pression et le débit, est par ailleurs une grandeur physique de vérification sûre du bon fonctionnement du vérin associé à son distributeur. Un second aspect de l'originalité de l'invention tient d'autre part, en ce qu'une disposition astucieuse de ces dispositifs modulaires et intégrables, permet de construire des systèmes de commande de machines affectées à la réalisation des fonctions de sécurité redondantes toute en limitant le nombre de capteurs de pression. La probabilité de défaillance dangereuse des fonctions de sécurité est de la sorte fortement limitée.25 REVENDICATIONS1- Dispositif de diagnostic caractérisé en ce qu'il comprend une embase intermédiaire apte à être insérée entre un distributeur pneumatique ou électropneumatique et une embase assurant la distribution des flux d'air vers le distributeur, ladite embase intermédiaire comprenant au moins un moyen de détection de la pression et/ou du débit traversant l'embase intermédiaire. 2- Dispositif de diagnostic selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embase intermédiaire comprend des moyens de fixation à l'embase, lesdits moyens de fixation étant accessibles depuis une face supérieure de l'embase intermédiaire, le distributeur pneumatique étant fixé sur ladite face supérieure. 3- Dispositif de diagnostic selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moyen de détection est un capteur de pression et/ou de débit. 4- Dispositif de diagnostic selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur est intégré à l'embase intermédiaire. 5- Dispositif de diagnostic selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur est externe à l'embase intermédiaire. 25 6- Dispositif de diagnostic selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le capteur délivre au moins un signal de mesure continu ou digital réglé sur un seuil d'enclenchement ou de déclenchement. 30 7- Dispositif de diagnostic selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un module transducteur permettant l'élaboration d'une ligne de diagnostic redondante et/ou d'une signalisation. 35 8- Dispositif de diagnostic selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est associé avec au moins un autre dispositif de diagnostic selon l'une quelconque des revendications précédentes pour constituer un ensemble de distribution à alimentation et/ou échappement communs. 9- Procédé de détermination de la défaillance d'un distributeur pneumatique dans un ensemble de distribution par l'analyse d'un signal issu d'un capteur compris dans un dispositif de diagnostic suivant l'une quelconque des revendications précédentes.