APARATO DE CONMUTACIÓN DE SEGURIDAD PARA LA DESCONEXIÓN SEGURA DE UN CONSUMO ELÉCTRICO.

Aparato conmutador de seguridad para la desconexión segura de un consumo eléctrico (24,

26), en particular en una instalación automatizada (10), que comprende como mínimo una entrada (38, 40) para la conexión de un dispositivo de señalización (16; 20), que comprende una unidad de evaluación y control (82), y que comprende como mínimo un elemento de conmutación (56, 58) que puede ser controlado por la unidad de evaluación y control (82) para interrumpir una ruta de suministro de potencia eléctrica al consumo eléctrico (24, 26), estando diseñada la unidad de evaluación y control (82) para llevar a cabo pruebas funcionales (120, 122) en momentos de tiempo definidos a efectos de comprobar una función de conmutación de el como mínimo un elemento de conmutación (56, 58), caracterizado porque la como mínimo una entrada (38, 40) para conectar el dispositivo de señalización (16; 20) está diseñada además como entrada para suministrar un voltaje de alimentación (42) requerido para el funcionamiento de como mínimo un elemento de conmutación (56, 58)

La presente invención se refiere a un aparato de conmutación de seguridad para la desconexión segura de un consumo eléctrico, en especial en una instalación que funciona de modo automatizado, que presenta como mínimo una entrada para la conexión de un dispositivo de señalización, con una unidad de evaluación y control y, como mínimo, con un elemento de conmutación, que puede ser controlado por la unidad de evaluación y control para interrumpir una ruta de alimentación eléctrica al consumo eléctrico, de manera que la unidad de evaluación y control está constituida además para llevar a cabo pruebas funcionales en momentos determinados de tiempo para comprobar una función de conmutación del, como mínimo, un elemento de conmutación.

Un aparato de conmutación de seguridad de este tipo es conocido, por ejemplo, por el documento DE 103 25 363 A1.

Los aparatos de conmutación de seguridad del tipo de la presente invención son utilizados, además, para desconectar una instalación técnica o un aparato técnico de manera completa o parcial cuando ello es necesario, por ejemplo, para evitar peligros para el personal de servicio de la instalación o del aparato. Los aparatos de conmutación de seguridad presentan, por el lado de entrada, una o varias conexiones para conectar uno o varios aparatos de señalización, tales como, por ejemplo, pulsadores de

desconexión de emergencia, conmutadores de protección o

barreras luminosas. Por el lado de salida, los aparatos de conmutación de seguridad presentan, como mínimo, un elemento de conmutación con cuya ayuda se puede interrumpir una ruta de alimentación a la instalación o al aparato. La unidad de evaluación y de control sirve de manera típica además para monitorizar el circuito de control en su conjunto, incluyendo los dispositivos de señalización conectados y, en caso deseado, provocar una desconexión de seguridad.

Se puede comprender fácilmente que la complicación técnica para la realización de aparatos conmutadores de seguridad aumenta cuando más elevadas son las exigencias de seguridad. Por ejemplo, un aparato de conmutación de seguridad, en el sentido de la presente invención, debe encontrarse en condiciones de desconectar la instalación o el aparato incluso cuando falla el elemento de conmutación del lado de salida del aparato de conmutación de seguridad falla. Por ejemplo, los contactos de un relevador se pueden pegar o soldar entre si, de manera que relevador no se pueden abrir. Un transistor se puede averiar y provocar un cortocircuito que impide la interrupción de la ruta de alimentación de corriente al punto de consumo. Para controlar este tipo de fallos, los aparatos de conmutación de seguridad son habitualmente construidos de forma redundante, con múltiples canales, de manera que, por ejemplo, en el caso de fallo de un elemento de conmutación se puede interrumpir un elemento de conmutación redundante dispuesto en serie en la ruta de alimentación de corriente.

No obstante, una realización redundante no garantiza, de

modo completo, la seguridad contra los fallos cuando la funcionalidad de los canales individuales no es comprobada regularmente.

El documento indicado anteriormente DE 103 25 363 A1 da a conocer un aparato de conmutación de seguridad con una unidad de evaluación y control (designada en aquel caso como componente de tratamiento de señales) que durante el funcionamiento lleva a cabo pruebas de conmutación regulares a efectos de comprobar si los elementos de conmutación del lado de salida se encuentran todavía en situación de interrumpir la ruta de alimentación del punto de consumo. La unidad de evaluación y control está construida con dos canales de forma redundante, para controlar eventuales fallos del componente de tratamiento de señales del aparato de conmutación de seguridad.

Otro ejemplo de un aparato de conmutación de seguridad con dos canales redundantes es conocido por el documento DE 100 11 211 A1. También en este caso la unidad de evaluación y control, que efectúa la evaluación y la monitorización de los dispositivos de señalización del lado de entrada y controla los elementos de conmutación, está construida en forma de dos canales redundantes.

Ambos aparatos de conmutación de seguridad conocidos son ejemplos típicos para realizaciones que cumplen las exigencias de la categoría 3 e incluso de la categoría 4 de la norma europea EN 954-1 o exigencias de seguridad similares según ISO 13849-1 ó IEC 61508. No obstante, la construcción redundante conocida de los aparatos de

conmutación de seguridad es complicada y cara.

La solicitante de la presente invención ofrece, con la designación PNOZ® X1, un aparato de conmutación de desconexión de emergencia que presenta contactos de relevador redundantes en el lado de salida (dispuestos en serie entre si) para interrumpir la ruta de alimentación a un punto de consumo eléctrico. Por lo demás, el aparato PNOZ® X1 está construido, no obstante, con un solo canal y sin posibilidades específicas de diagnóstico. Por lo tanto, el aparato PNOZ® X1, sin medidas técnicas adicionales, está permitido solamente para utilizaciones hasta la categoría de seguridad 2 según la norma EN 954-1.

Teniendo en cuenta este estado de la técnica, es un objetivo de la presente invención dar a conocer un aparato de conmutación de seguridad del tipo indicado al principio, con el que como mínimo se puedan cumplir las exigencias de categoría 2 de la norma europea EN 954-1 (o exigencias de seguridad similares), que no obstante puede ser realizado de forma más económica y con menores dimensiones que los aparatos de conmutación de seguridad conocidos hasta el momento que cumplen con estas exigencias.

De acuerdo con un aspecto de la invención este objetivo es conseguido con un aparato de conmutación de seguridad del tipo indicado al principio en el que la, como mínimo, una entrada para la conexión del dispositivo de señalización esté constituida además como entrada para la

El nuevo aparato de conmutación de seguridad se caracteriza, por lo tanto, por el hecho de que la entrada para la conexión del dispositivo de señalización es simultáneamente la entrada para el suministro de la tensión de alimentación que es necesaria para el accionamiento del, como mínimo, un elemento de conmutación. Por lo tanto, se conectará un dispositivo de señalización al nuevo aparato de conmutación de seguridad que, con el accionamiento del dispositivo de señalización, interrumpa también la tensión de alimentación para el, como mínimo, un elemento de conmutación. Esto es especialmente sencillo de realizar para aparatos de señalización que presentan uno o varios contactos de apertura que se abren con el accionamiento del dispositivo de señalización. La invención no está, no obstante, limitada a ello y puede ser realizada también, por ejemplo, para dispositivos de señalización que facilitan una señal de salida asociada a un potencial.

En el nuevo aparato de conmutación de seguridad las informaciones (señal de comunicación del aparato de señalización) y la energía para el accionamiento del como mínimo un elemento de conmutación, discurren simultáneamente en el tiempo y por la misma ruta. El fallo de la tensión de alimentación para el, como mínimo un elemento de conmutación, es idéntico a la información de una exigencia de seguridad. Por el contrario, la tensión de alimentación para los elementos de conmutación conocidos hasta el momento es conducida de forma separada de la tensión de alimentación del elemento de conmutación del

lado de salida. Puesto que la información (señal de

comunicación del aparato de señalización) y la energía son suministradas de forma separada entre si, se necesitarán unidades de evaluación y control relativamente complicadas que garanticen la interrupción de la ruta de alimentación de corriente al punto de consumo tan pronto como se produzca la información correspondiente (señal de comunicación del dispositivo de señalización). Puesto que la evaluación de la señal de comunicación es una tarea crítica de seguridad, las unidades de evaluación y control de los aparatos de conmutación de seguridad conocidos están construidos de manera típica en forma de varios canales redundantes. Esta complicación no es necesaria...

1. Aparato conmutador de seguridad para la desconexión segura de un consumo eléctrico (24, 26), en particular en una instalación automatizada (10), que comprende como mínimo una entrada (38, 40) para la conexión de un dispositivo de señalización (16; 20), que comprende una unidad de evaluación y control (82), y que comprende como mínimo un elemento de conmutación (56, 58) que puede ser controlado por la unidad de evaluación y control (82) para interrumpir una ruta de suministro de potencia eléctrica al consumo eléctrico (24, 26), estando diseñada la unidad de evaluación y control (82) para llevar a cabo pruebas funcionales (120, 122) en momentos de tiempo definidos a efectos de comprobar una función de conmutación de el como mínimo un elemento de conmutación (56, 58), caracterizado porque la como mínimo una entrada (38, 40) para conectar el dispositivo de señalización (16; 20) está diseñada además como entrada para suministrar un voltaje de alimentación (42) requerido para el funcionamiento de como mínimo un elemento de conmutación (56, 58).

2. Aparato conmutador de seguridad, según la reivindicación 1, caracterizado porque la como mínimo una entrada (38, 40) está diseñada además para suministrar un

voltaje de alimentación (84) para el como mínimo un

elemento de conmutación (56, 58) y el voltaje de alimentación para la unidad de evaluación y control (82)

retardo (86, 95) a efectos de retardar el suministro de alimentación (84) para el como mínimo un elemento de conmutación (56, 58) con respecto al voltaje de alimentación para la unidad de evaluación y control (82).

5. Aparato conmutador de seguridad, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por un circuito de reposición (88) que está diseñado para reponer la unidad de evaluación y control (82) en un estado definido de puesta en marcha siempre que retorna el voltaje de alimentación (42).

6. Aparato conmutador de seguridad, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la unidad de evaluación y control (82) es una unidad de evolución y control de canal único.

7. Aparato conmutador de seguridad, según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la unidad de evaluación y control (82) comprende un microcontrolador que está diseñado para llevar a cabo las pruebas funcionales (120, 122) en los momentos de tiempo definidos y, en particular, antes de cerrar la ruta de suministro de potencia eléctrica al consumo eléctrico (24, 26).

8. Aparato conmutador de seguridad, según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por un segundo

elemento de retardo (96) que está diseñado para bloquear la conexión entre la unidad de evaluación y control (82) y el como mínimo un elemento de conmutación (56, 58) durante un intervalo de tiempo definido medido desde la aplicación del voltaje de alimentación (42).

9. Aparato conmutador de seguridad, según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por como mínimo dos elementos de conmutación (56, 58) que están dispuestos en serie entre si, a efectos de interrumpir la ruta de alimentación de potencia eléctrica al consumo eléctrico (24, 26) sobre una base redundante, estando diseñada la unidad de evaluación y control (82) para producir una primera señal de control dinámico (100) para un primer elemento de conmutación (56) de cómo mínimo dos elementos de conmutación y una segunda señal de control (104), en particular una señal estática, para el segundo elemento de conmutación (58) de los, como mínimo, dos elementos de conmutación.

10. Aparato conmutador de seguridad, según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el como mínimo un elemento conmutador (56, 58) es un conmutador de cambio que tiene como mínimo dos rutas de conmutación alternativas entre si (66, 68), con una primera ruta de conmutación (66) situada en la ruta de alimentación de potencia eléctrica al consumo eléctrico (24, 26) y con una segunda ruta de conmutación (68) que conduce a una unidad de monitorización (78).