Sistema de control de válvula y método de control de válvula.

Sistema de control de válvula, que comprende:

una primera válvula (11) dispuesta en una vía de fluido para hacer circular un fluido y que se puede abrir y cerrar en función de una señal eléctrica;



una segunda válvula (12) dispuesta en dicha vía de fluido, situada aguas abajo de dicha primera válvula (11) y que se puede abrir y cerrar en función de una señal eléctrica;

un primer sensor (13) dispuesto en dicha vía de fluido y situado entre dichas válvulas primera y segunda (11, 12) para detectar si dicho fluido circula, o no, desde dicha primera válvula (11);

un segundo sensor (14) dispuesto en dicha vía de fluido y situado aguas abajo de dicha segunda válvula (12) para detectar si dicho fluido circula, o no, desde dicha segunda válvula (12); y

un dispositivo de control (20) configurado para controlar dichas válvulas primera y segunda (11, 12) en base a un resultado de la detección de dicho primer sensor (13) y un resultado de la detección de dicho segundo sensor (14), caracterizado por que dicho dispositivo de control (20) está configurado:

para comprobar que el resultado de la detección de dicho primer sensor (13) indica que dicho fluido no está circulando desde dicha primera válvula (11) y que el resultado de la detección de dicho segundo sensor (14) indica que dicho fluido no está circulando desde dicha segunda válvula (12),

para ejecutar un primer control (S20) para abrir dicha primera válvula (11) después de comprobar el resultado de la detección de dicho primer sensor (13) y el resultado de la detección de dicho segundo sensor (14),

para comprobar que la circulación de dicho fluido desde dicha primera válvula (11) es indicada mediante el resultado de la detección de dicho primer sensor (13) realizada después de un primer período (t1) transcurrido desde la ejecución de dicho primer control (S20),

para ejecutar un segundo control (S60) para abrir dicha segunda válvula (12) en respuesta al cambio del resultado de la detección de dicho primer sensor (13),

para comprobar que la circulación de dicho fluido desde dicha segunda válvula (12) es indicada mediante el resultado de la detección de dicho segundo sensor (14) realizada después de un segundo período (t3) transcurrido desde la ejecución de dicho segundo control (S60), y

para mantener dichas válvulas primera y segunda (11, 12) en un estado abierto.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11153187.

Solicitante: OMRON CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 801, MINAMIFUDODO-CHO HORIKAWAHIGASHIIRU SHIOKOJI-DORI SHIMOGYO-KU KYOTO-SHI, KYOTO 600-8530 JAPON.

Inventor/es: MATSUMOTO, TSUYOSHI, IZUTANI,HAJIME, SHIMOHARA,FUMIHARU.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F16K31/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16K VALVULAS; GRIFOS; COMPUERTAS; FLOTADORES PARA ACCIONAMIENTO; DISPOSITIVOS PARA VENTILAR O AIREAR.Medios de accionamiento; Dispositivos de retorno a la posición de reposo.
  • G05D7/06 SECCION G — FISICA.G05 CONTROL; REGULACION.G05D SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION DE VARIABLES NO ELECTRICAS (para la colada continua de metales B22D 11/16; dispositivos obturadores en sí F16K; evaluación de variables no eléctricas, ver las subclases apropiadas de G01; para la regulación de variables eléctricas o magnéticas G05F). › G05D 7/00 Control de caudales (control de nivel G05D 9/00; control de contenidos G05D 11/00; aparatos para pesar G01G). › caracterizado por la utilización de medios eléctricos.

PDF original: ES-2540587_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema de control de válvula y método de control de válvula Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de control de válvula y a un método de control de válvula, y más en concreto a un sistema de control de válvula y a un método de control de válvula que pueden cumplir las normas de seguridad.

Descripción de la técnica anterior

El documento JP580629 describe un sistema de control de válvula de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

La figura 13 ilustra un ejemplo de una válvula de uso general convencional. Con referencia a la figura 13, una válvula 101 está dispuesta en una tubería 1 a través de la cual circula un fluido (por ejemplo, aire, agua, aceite o similar). La válvula 101 puede abrirse en función de una señal eléctrica, y en concreto es una válvula solenoide.

Un resorte 104 empuja un carrete 102 de modo que la válvula 101 se cierra de manera normal. Cuando la señal eléctrica activa un solenoide 103, el solenoide 103 mueve el carrete 102. De este modo, se abre la válvula 101. Cuando el solenoide 103 se desactiva, una fuerza de resorte 104 devuelve el carrete 102 a una posición original. De este modo, la válvula 101 se cierra.

Además de la válvula de uso general anterior, se proporcionan válvulas que cumplen las normas de seguridad (ver "válvulas ISO de acuerdo con 5599-1, con detección de posición de carrete de pistón", "directrices de ingeniería de seguridad", pág. 62, [online], FESTO, [buscado el 12 de noviembre de 2009], consultar Internet <URL: http://www.festo.com/net/fi_fi/downloads/Download.ashx?lnk=29273/HB_Safety_en.pdf >). La figura 14 ilustra un ejemplo de una válvula que cumple las normas de seguridad.

Con referencia a la figura 14, los componentes que son los mismos o que se corresponden con aquellos de la válvula de uso general mostrados en la figura 13, contienen los mismos números de referencia. Una válvula 110 que cumple las normas de seguridad (por ejemplo, ISO 13849-1) está provista de un conmutador de seguridad 115 para detectar los estados de apertura/cierre de la válvula 110.

Cuando el solenoide 103 se activa, el carrete 102 activa el conmutador de seguridad 115. Por el contrario, cuando el solenoide 103 se desactiva, el resorte 104 desactiva el carrete 102 para desactivar el conmutador de seguridad 115. De acuerdo con la estructura mostrada en la figura 14, el conmutador de seguridad puede detectar los estados abierto y cerrado de la válvula 110.

La figura 15 ilustra un ejemplo de una estructura de un sistema de control convencional que cumple las normas de seguridad. Con referencia a la figura 15, un sistema de control de válvula 150 incluye válvulas 110A y 110B, así como un controlador de seguridad 120.

Las válvulas 110A y 110B son válvulas de seguridad que cumplen las normas y están dispuestas en serie en una tubería 1. Cada una de las válvulas 110A y 110B tiene la misma estructura que la válvula 110 que se muestra en la figura 14. Un conmutador de seguridad 115A detecta la apertura y el cierre de la válvula 110A, y un conmutador de seguridad 115B detecta la apertura y el cierre de la válvula 110B.

Un controlador de seguridad 120 recibe señales de entrada 1 y de entrada 2 procedentes de los conmutadores de seguridad 115A y 115B, respectivamente, y proporciona señales de salida 1 y de salida 2 para controlar los solenoides 103Ay 103B, respectivamente.

El controlador de seguridad 120 controla las válvulas 110A y 110B como se describe a continuación. En primer lugar, cuando el controlador de seguridad 120 activa simultáneamente las señales de salida 1 y de salida 2 de modo que se activan los solenoides 103Ay 103B, respectivamente.

A continuación, el controlador de seguridad 120 comprueba que ambas señales de entrada 1 y de entrada 2 están activadas. Cuando ambas señales de entrada 1 y de entrada 2 están activadas, ambas válvulas 110A y 110B se abren. Por tanto, el controlador de seguridad 120 continúa en los estados activados de las señales de salida 1 y de salida 2.

Las válvulas 110A y 110B, los conmutadores de seguridad 115A y 115B y el controlador de seguridad 120 son componentes que cumplen las normas de seguridad. Un sistema de control de válvula 150 que se muestra en la figura 15 puede cumplir las normas de seguridad predeterminadas.

Las normas de seguridad anteriores son, por ejemplo, la norma ISO 13849-1. La estructura mostrada en la figura 15 puede adaptarse aúna categoría 4 definida por la norma ISO 13849-1.

Cuando se estudia la protección de seguridad en forma de medidas para reducir el riesgo de una máquina, la estimación de la magnitud del riesgo, así como una referencia del rendimiento del sistema de seguridad correspondiente al mismo, se representa en general como "categoría" en las normas europeas EN 954-1 o en las normas internacionales ISO 13849-1:1999 en base a la misma. La "categoría" es una arquitectura del sistema de control de seguridad, y se basa en una técnica denominada definitiva proporcionada por partes de electromecanlsmo tales como una técnica de puntos de contacto de conmutadores y relés que se han construido.

La figura 16 ¡lustra categorías definidas por la norma ISO 13849-1:1999. Con referencia a la figura 16, la norma ISO 13849-1:1999 define cinco categorías "B", "1", "2", "3" y "4". A medida que la categoría cambia de "B" a "4", aumenta el nivel de éxito de referencia de rendimiento.

La edición revisada de la norma ISO 13849-1 define cinco índices de "a" a "e" que se denominan "PL (Niveles de Rendimiento)" como los índices de evaluación del sistema de control de seguridad. Los PL han introducido conceptos de "fiabilidad" y "calidad" en el concepto convencional de la "categoría", y evalúan el Tiempo Medio hasta un Fallo Peligroso (MTTFd), DCavg (Cobertura media de diagnóstico) y el Fallo de Causa Común (CCF). Los PL pueden evaluar cuantitativamente el sistema de control de seguridad de acuerdo con un estado de uso real.

El nombre oficial de la edición revisada de la norma ISO 13849-1 es "ISO 13894-1 (Segunda edición 1 de noviembre de 2006) Seguridad de partes relacionadas con la seguridad de una maquinaria en sistemas de control, Parte 1: Principios generales para diseño). En la siguiente descripción, la edición revisada de la norma ISO 13894-1 se describe como "ISO 13849-1:2006".

De acuerdo con la norma ISO 13849-1:2006, los asuntos Importantes del sistema de control de seguridad requeridos en cada categoría son los mismos que los de la norma ISO 13849-1:1999 o EN 954-1. Sin embargo, cada sistema de control de seguridad se esquematiza mediante el manejo de tres partes, es decir, I (unidad de entrada), L (unidad lógica) y O (unidad de salida) como ejes para mostrar claramente características correspondientes.

La figura 17 es un diagrama de bloques para ¡lustrar asuntos importantes del sistema de control de seguridad requeridos en cada categoría representada por la norma ISO 13849-1: 2006.

Con referencia a la figura 17, las estructuras aplicadas a las categorías B y 1 pueden ser implementadas mediante I, L y O. La estructura aplicada a la categoría 2 puede ser implementada mediante la adición de una TE (unidad de prueba) a la I, L y O anteriores. La estructura aplicada a las categorías 3 y 4 puede ser implementada mediante la duplicación de las anteriores I, L y O. La categoría 4 se diferencia de la categoría 3 en que requiere una capacidad de detección superior a la de la categoría 3, aunque emplea la misma estructura que la de la categoría 3.

La figura 18 es un gráfico para ilustrar un método de evaluación del nivel de rendimiento. Con referencia a la figura 18, se utilizan cuatro parámetros, es decir, una categoría (indicada como "Cat" en la figura 18), MTTFd, DCavg y CCF para evaluar los PL.

Como se muestra en la figura 18, hay una pluralidad de combinaciones de los parámetros que pueden alcanzar el nivel de rendimiento de, por ejemplo, "c". Es decir, las combinaciones adecuadas de los cuatro parámetros anteriores pueden alcanzar el nivel de rendimiento deseado. Por tanto, se puede considerar que la norma ISO 13849-1:2006 logra una flexibilidad en la construcción del sistema de seguridad mayor que la norma ISO 13849- 1:1999 convencional.

Por ejemplo, un sistema en una fábrica utiliza las válvulas de uso general que se muestran en la figura 13 en muchas partes del mismo. De manera convencional, para construir un sistema existente que cumpla las normas de seguridad (por ejemplo, la categoría 3 o 4 de la norma ISO 13849-1), es necesario añadir las válvulas que cumplan las normas de seguridad al sistema y además duplicar tales válvulas que cumplan las normas de seguridad.

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Reivindicaciones:

1. Sistema de control de válvula, que comprende:

una primera válvula (11) dispuesta en una vía de fluido para hacer circular un fluido y que se puede abrir y cerrar en función de una señal eléctrica;

una segunda válvula (12) dispuesta en dicha vía de fluido, situada aguas abajo de dicha primera válvula (11) y que se puede abrir y cerrar en función de una señal eléctrica;

un primer sensor (13) dispuesto en dicha vía de fluido y situado entre dichas válvulas primera y segunda (11, 12) para detectar si dicho fluido circula, o no, desde dicha primera válvula (11);

un segundo sensor (14) dispuesto en dicha vía de fluido y situado aguas abajo de dicha segunda válvula (12) para detectar si dicho fluido circula, o no, desde dicha segunda válvula (12); y

un dispositivo de control (20) configurado para controlar dichas válvulas primera y segunda (11, 12) en base a un resultado de la detección de dicho primer sensor (13) y un resultado de la detección de dicho segundo sensor (14), caracterizado por que

dicho dispositivo de control (20) está configurado:

para comprobar que el resultado de la detección de dicho primer sensor (13) indica que dicho fluido no está circulando desde dicha primera válvula (11) y que el resultado de la detección de dicho segundo sensor (14) indica que dicho fluido no está circulando desde dicha segunda válvula (12),

para ejecutar un primer control (S20) para abrir dicha primera válvula (11) después de comprobar el resultado de la detección de dicho primer sensor (13) y el resultado de la detección de dicho segundo sensor (14),

para comprobar que la circulación de dicho fluido desde dicha primera válvula (11) es indicada mediante el resultado de la detección de dicho primer sensor (13) realizada después de un primer periodo (t1) transcurrido desde la ejecución de dicho primer control (S20),

para ejecutar un segundo control (S60) para abrir dicha segunda válvula (12) en respuesta al cambio del resultado de la detección de dicho primer sensor (13),

para comprobar que la circulación de dicho fluido desde dicha segunda válvula (12) es indicada mediante el resultado de la detección de dicho segundo sensor (14) realizada después de un segundo periodo (t3) transcurrido desde la ejecución de dicho segundo control (S60), y

para mantener dichas válvulas primera y segunda (11, 12) en un estado abierto.

2. Sistema de control de válvula de acuerdo con la reivindicación 1, en el que

dicho dispositivo de control (20) está configurado para terminar el control de dichas válvulas primera y segunda (11, 12) sin que se ejecute dicho primer y segundo control (S20, S60), cuando el resultado de la detección de dicho primer sensor (13) indica que dicho fluido está circulando desde dicha primera válvula (11), a pesar del hecho de que dicho primer control (S20) no se ejecuta.

3. Sistema de control de válvula de acuerdo con la reivindicación 1, en el que

dicho dispositivo de control (20) está configurado para terminar el control de dichas válvulas primera y segunda (11, 12) sin que se ejecute dicho primer y segundo control (S20, S60), cuando el resultado de la detección de dicho segundo sensor (14) indica que dicho fluido está circulando desde dicha segunda válvula (12), a pesar del hecho de que dicho primer y segundo control (S20, S60) no se ejecutan.

4. Sistema de control de válvula de acuerdo con la reivindicación 1, en el que

dicho dispositivo de control (20) está configurado para terminar el control de dichas válvulas primera y segunda (11, 12) mediante el control de dicha primera válvula (11) para que se cierre y no ejecutar dicho segundo control (S60) cuando el resultado de la detección de dicho primer sensor (13) no cambia una vez transcurrido dicho primer periodo (t1), a pesar del hecho de que se ejecuta dicho primer control (S20).

5. Sistema de control de válvula de acuerdo con la reivindicación 1, en el que

dicho dispositivo de control (20) está configurado para terminar el control de dichas válvulas primera y segunda (11, 12) mediante el control de dicha primera válvula (11) para que se cierre, cuando el resultado de la detección de dicho segundo sensor (14) indica que dicho fluido está circulando desde dicha segunda válvula (12) en un paso en el que se ejecuta dicho primer el control (S20) y no se ejecuta dicho segundo control (S60).

6. Sistema de control de válvula de acuerdo con la reivindicación 1, en el que

dicho dispositivo de control (20) está configurado para terminar el control de dichas válvulas primera y segunda (11, 12) mediante el control de dichas válvulas primera y segunda (11 y 12) para que se cierren, cuando el resultado de la detección de dicho segundo sensor (14) no cambia una vez transcurrido dicho segundo período (t3), a pesar del hecho de que se ejecuta dicho segundo control (S60).

7. Sistema de control de válvula de acuerdo con la reivindicación 1, en el que

cada uno de dichos sensores primero y segundo (13, 14) incluye un conmutador que funciona en respuesta a la circulación de dicho fluido a través de dicha vía de fluido.

8. Sistema de control de válvula de acuerdo con la reivindicación 7, en el que

dicho conmutador es un conmutador de presión que funciona en respuesta a una presión de dicho fluido.

9. Método de control de válvula para ser llevado a cabo por un sistema de control de válvula, incluyendo dicho sistema de control de válvula:

una primera válvula (11) dispuesta en una vía de fluido para hacer circular un fluido y para que se pueda abrir y cerrar en función de una señal eléctrica;

una segunda válvula (12) dispuesta en dicha vía de fluido, situada aguas abajo de dicha primera válvula (11) y que se puede abrir y cerrar en función de una señal eléctrica;

un primer sensor (13) dispuesto en dicha vía de fluido y situado entre dichas válvulas primera y segunda (11, 12) para detectar si dicho fluido circula, o no, desde dicha primera válvula (11);

un segundo sensor (14) dispuesto en dicha vía de fluido y situado aguas abajo de dicha segunda válvula (12) para detectar si dicho fluido circula, o no, desde dicha segunda válvula (12); y

un dispositivo de control (20) configurado para controlar dichas válvulas primera y segunda (11, 12) en base a un resultado de la detección de dicho primer sensor (13) y a un resultado de la detección de dicho segundo sensor (14);

y

comprendiendo dicho método de control de válvula los pasos de:

comprobar (S10) que el resultado de la detección de dicho primer sensor (13) indica que dicho fluido no está circulando desde dicha primera válvula (11) y que el resultado de la detección de dicho segundo sensor (14) Indica que dicho fluido no está circulando desde dicha segunda válvula (12),

ejecutar (S20) un primer control para abrir dicha primera válvula (11) después de comprobar el resultado de la detección de dicho primer sensor (13) y el resultado de la detección de dicho segundo sensor (14),

comprobar (S30) que la circulación de dicho fluido desde dicha primera válvula (11) es indicada mediante el resultado de la detección de dicho primer sensor (13) realizada después de un primer período (t1) transcurrido desde la ejecución de dicho primer control,

ejecutar (S60) un segundo control para abrir dicha segunda válvula (12) en respuesta al cambio del resultado de la detección de dicho primer sensor (13); y

comprobar (S70) que la circulación de dicho fluido desde dicha segunda válvula (12) es indicada mediante el resultado de la detección de dicho segundo sensor (14) realizada después de un segundo período (t3) transcurrido desde la ejecución de dicho segundo control.

10. Método de control de válvula de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además:

un paso (S80) de mantenimiento de dicha segunda válvula (12) en un estado cerrado cuando el resultado de la detección de dicho primer sensor (13) indica que dicho fluido está circulando desde dicha primera válvula (11), a pesar del hecho de que dicho primer control no se ejecuta.

11. Método de control de válvula de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además:

un paso (S80) de control de dicha primera válvula (11) para que se cierre cuando el resultado de la detección de dicho segundo sensor (14) Indica que dicho fluido está circulando desde dicha segunda válvula (12), a pesar del hecho de que dicho primer y segundo control no se ejecutan.

12. Método de control de válvula de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además:

un paso (S90) de control de dicha primera válvula (11) para que se cierre cuando el resultado de la detección de dicho primer sensor (13) no cambia una vez transcurrido dicho primer periodo (t1) a pesar del hecho de que dicho primer control se ejecuta.

13. Método de control de válvula de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además:

un paso (S90) de control de dicha primera válvula (11) para que se cierre cuando el resultado de la detección de dicho segundo sensor (14) Indica que dicho fluido está circulando desde dicha segunda válvula (12) en un paso en el que se ejecuta dicho primer control y no se ejecuta dicho segundo control.

14. Método de control de válvula de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además:

un paso (S100) de control de dichas válvulas primera y segunda (11, 12) para que se cierren cuando el resultado de 15 la detección de dicho segundo sensor (14) no cambia una vez transcurrido dicho segundo período (t3), a pesar del hecho de que dicho segundo control se ejecuta.


 

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