Accès au texte intégral du document (PDF 573 ko)

12
J. Marsot, Département Ingénierie des équipements de travail, Centre de Lorraine, INRS, Nancy Dispositifs électrohydrauliques à commande proportionnelle ND 2182-189-02 I Cahiers de notes documentaires - Hygiène et sécurité du travail - N° 189, 4 e trimestre 2002

Transcript of Accès au texte intégral du document (PDF 573 ko)

Page 1: Accès au texte intégral du document (PDF 573 ko)

→ J. Marsot, Département Ingénierie des équipements de travail, Centre de Lorraine, INRS, Nancy

Dispositifs électrohydrauliques à commande proportionnelle

ND 2182-189-02I

Cahiers de notes documentaires - Hygiène et sécurité du travail - N° 189, 4e trimestre 2002

Page 2: Accès au texte intégral du document (PDF 573 ko)
Page 3: Accès au texte intégral du document (PDF 573 ko)

→ J. Marsot, Département Ingénierie des équipements de travail, Centre de Lorraine, INRS, Nancy

Ce document présente les résultats d'une étude sur les distributeurs électrohydrauliquesproportionnels utilisés pour la commande des mouvements de machine.

Après un bref rappel des différents principes de fonctionnement de ces dispositifs, cetarticle montre qu’ils peuvent conduire à des commandes inappropriées de mouvement(variation de vitesse, inversion de sens, mise en mouvement) en présence de défaillanceset/ou de perturbations environnementales d’origine électrique. Ensuite, différentes voies desolutions techniques sont proposées afin d’éviter que ces dysfonctionnements soient à l’ori-gine de situations dangereuses pour les opérateurs.

� distributeur électrohydraulique proportionnel � machine � sûreté de fonction-nement � dysfonctionnement � mesure de prévention

PROPORTIONAL ELECTRO-HYDRAULIC VALVES

This article presents the results of astudy on proportional electrohydrau-

lic valves used to control machinemovements.After a brief reminder of the differentoperating principles, the author thengoes on to show that these devices canlead to inappropriate movement com-mands (variation in speed, reversal ofdirection, setting in motion) in the pre-sence of environmental failures and/orelectrical disturbances. Technical solu-tions are proposed to avoid these mal-functions being at the source of hazar-dous situations for the operators.

� proportional electronic valve � machinery � operational safety � malfunction � prevention measure

Dispositifs électrohydrauliques à commande proportionnelle

ND 2182-189-02I

35

Cahiers de notes documentaires - Hygiène et sécurité du travail - N° 189, 4e trimestre 2002

La technique des distributeurs élec-trohydrauliques à commande pro-portionnelle associe à la puissancede l'hydraulique, la précision et la

souplesse de l'électronique [Dorr et coll.,1986]. Cette technique a pris son essoravec le développement de cartes électro-niques et de distributeurs de conceptionsimple. De tels dispositifs sont présentsdans des machines possédant des entraî-nements et des commandes hydrauliques.C'est notamment le cas des machines des-tinées au levage ou au transport decharges et/ou de personnes, où ils sontentre autres utilisés pour la commande desvitesses de déplacement [Industries etTechniques, 1997 ; Danfoss, 1996]. Sur cesinstallations, une brusque variation devitesse peut être à l'origine de situationsdangereuses pour l'opérateur ; risque dechute suite à la perte de stabilité de lanacelle, risque d’écrasement ou d’électro-cution suite à une collision avec un obs-tacle extérieur [Marsot, 1998]. Ce type dedispositif ne doit pas être confondu avec

les servovalves [Dorr et coll., 1986 ;Guillon, 1992]. Ces dernières sont réser-vées à la réalisation d’asservissements deforte puissance et/ou de précision élevée(commande de vol des avions, parexemple).

1. Principe de fonctionnement d’un distributeur proportionnel

Un distributeur à commande propor-tionnelle n’est en fait qu’un élément d’undispositif comprenant un manipulateur, unou deux solénoïdes proportionnels et unecarte électronique de traitement du signal,qui peut être intégrée ou non dans lecorps des solénoïdes (cf. fig. 1, page sui-vante).

Page 4: Accès au texte intégral du document (PDF 573 ko)

36

Cahiers de notes documentaires - Hygiène et sécurité du travail - N° 189, 4e trimestre 2002

Carteélectronique

Distributeur

Manipulateur

Solénoïdesproportionnels

Tension

Tension

Tension

Angle

Capteur de positionoptionnel

Courant

Courant

R (échappement)R A (utilisation)A

P (pression d'alimentation)

Fig. 1. Schéma de principe d’un dispositif à commande proportionnelle - Schematic diagram of a proportional device

Fig. 2. Arbre de défaillance d’un distributeur à commande proportionnelle- Fault tree of a proportional valve

Fig. 3. Banc de tests. - Test bench

Le manipulateur délivre une tensionélectrique proportionnelle à son déplace-ment angulaire. Une carte électronique detraitement, propre à chaque distributeur,transforme ensuite cette tension en uncourant électrique. Le solénoïde propor-tionnel opère la transformation de ce cou-rant en un déplacement (ou en une force),directement appliqué au tiroir du distribu-teur. Ce dernier délivre ainsi un débit (ouune pression) hydraulique, proportionnelau déplacement angulaire du manipula-teur. Lorsque les solénoïdes ne sont pasexcités (manipulateur en position neutre),la position du tiroir du distributeur estobtenue par des ressorts de rappel.

Page 5: Accès au texte intégral du document (PDF 573 ko)

En option, certains distributeurs peuventêtre équipés d’un capteur qui recopie laposition réelle du tiroir pour la retrans-mettre à la carte électronique. On parlealors de distributeur à rétroaction élec-trique. La tension délivrée par ce capteurest comparée à la valeur de consigne, cequi constitue une boucle de régulation deposition, destinée à diminuer l’hystérésiset le défaut de reproductibilité du distribu-teur proportionnel. Le choix d’un distribu-teur avec ou sans rétroaction dépendessentiellement des performances fonc-tionnelles demandées par l’application :précision, effort, reproductibilité, etc.

2. Étude de sûreté de fonctionnement

Cette analyse de sûreté de fonctionne-ment des dispositifs à commande propor-tionnelle a été réalisée selon la méthodedes Arbres de Défaillance (AdD) [Limnios,1991]. C’est une démarche déductive qui apour but de rechercher l'ensemble desévénements ou combinaisons d'événe-ments élémentaires qui peuvent conduireà un événement redouté (fig. 2). Dans lecas présent, l’événement redouté recher-ché était un mouvement intempestif (miseen marche, inversion de sens, variation devitesse).

L’arbre obtenu met en évidence diffé-rents types de défaillances, selon qu’ellessont d’origine mécanique (rupture de res-sorts), hydraulique (fuites) ou électrique(défaillance de composant, perturbationsCEM). Si les causes d’origine mécaniqueet/ou hydraulique (cases grisées del’arbre) peuvent être exclues en cas defabrication, de dimensionnement et d’utili-sation correctes du distributeur ; il n’en estpas de même pour les défaillances d’origi-ne électrique [prEN 954-2, 2000 ;Kleinbreur et coll., 1999]. Ce sont doncuniquement ces dernières qui ont étéapprofondies par une étude expérimenta-le de type « boîte noire ».

2.1. Étude expérimentale

Cette étude expérimentale en présencede défauts électriques (coupure, court-cir-cuit, perturbations électromagnétiques,

etc.) a nécessité d’une part, l’approvision-nement d’un échantillon représentatif desdistributeurs à commande proportionnelledisponibles sur le marché français (1)(tableau I) et d’autre part, la mise au pointd’un banc de tests (cf. fig. 3). Ce dernierpermet de piloter la montée et la descented’une charge (2) à l’aide du dispositif testédont le comportement est analysé à l’aide :

• d’un capteur de déplacement relié à lacharge,

• de différents capteurs de pression, • de la visualisation, sur un oscillosco-

pe, de ses différents signaux électriques decommande.

2.1.1. Comportement en présence de défauts

Les défauts qui ont été appliqués à cesdispositifs sont des coupures, des courts-circuits ou des mises à la masse des diffé-rents conducteurs accessibles (tableau II).

37

Cahiers de notes documentaires - Hygiène et sécurité du travail - N° 189, 4e trimestre 2002

COMPORTEMENT DES DISPOSITIFS SOUS TESTSEN PRÉSENCE DE DÉFAUTS D’ORIGINE ÉLECTRIQUE

- BEHAVIOUR OF THE DEVICES UNDER TEST IN THE PRESENCE OF ELECTRICAL FAULTS

TABLEAU II

Défaut Comportement du dispositif

Coupure de l’alimentation électrique Le manipulateur devient inopérant. Le distributeur se (+24 V) du manipulateur met en position neutre (charge immobile) sur tous Coupure de l’alimentation électrique les dispositifs testés.du potentiomètre du manipulateurCoupure de masse du manipulateur

Coupure de l’alimentation électrique Le distributeur reste bloqué en position neutre (charge du distributeur immobile) sur tous les dispositifs testés.

Mise à la masse (ou court-circuit) Pour les dispositifs A, B , D et E on observedu signal de commande du solénoïde une descente (ou une montée) à pleine vitesse de la

charge. Seul le dispositif C se met en position neutre (charge immobile).

Coupure de masse du solénoïde Les distributeurs se mettent en position neutre (charge immobile) sauf pour le distributeur D qui fonctionne normalement.

TYPES DE DISTRIBUTEUR À COMMANDE PROPORTIONNELLE APPROVISIONNÉS- TYPES OF PROPORTIONAL COMMAND VALVES TESTED

TABLEAU I

DistributeurCode Symbole Avec ou sans Electronique

Avec son propre

rétroaction électrique manipulateur

A Avec Intégrée Non

B Avec Intégrée Oui

C Avec Intégrée Oui

D Sans Séparée Non

E Avec Intégrée Oui

(1) Cette sélection, effectuée au moment de la cam-pagne d'essais, ne revêt aucun caractère exhaustif.(2) 265 kg : charge utile maximale de la plupart desnacelles élévatrices de 2 personnes.

Page 6: Accès au texte intégral du document (PDF 573 ko)

Les spécifications de ces perturbationssont décrites dans le paragraphe 4.3.2 dela norme européenne CEI/EN 61496-1.

Des mises en mouvement et/ou desinversions de sens intempestives ont été

observées sur plusieurs de ces dispositifs,notamment en présence de perturbationsrayonnées ou de perturbations conduites,induites par des champs de radiofréquen-ce (tableau III).

Les défauts les plus critiques sont ceuxappliqués aux conducteurs de commandedu solénoïde proportionnel. Ils ont eneffet été interprétés par le distributeurcomme des consignes de montée ou dedescente à pleine vitesse. Les autresdéfauts ont provoqué un blocage du dis-tributeur en position neutre (charge immo-bile).

2.1.2. Comportement en présence de perturbations environnementales

Par analogie avec des composants desécurité intégrant des cartes électroniquesde traitement du signal tels que les dispo-sitifs de protection électrosensibles[CEI/EN 61496-1, 1997], les perturbationsenvironnementales qui ont été appliquéesà ces dispositifs à commande proportion-nelle sont :

• des variations lentes de la tensiond'alimentation,

• des interruptions de la tension d'ali-mentation,

• des perturbations rayonnées (fig. 4),• des perturbations conduites induites

par des champs de radiofréquence,• des transitoires rapides en salves,• des tensions de chocs,• des décharges électrostatiques.

38

Cahiers de notes documentaires - Hygiène et sécurité du travail - N° 189, 4e trimestre 2002

COMPORTEMENT DES DISPOSITIFS SOUS TESTS EN PRÉSENCE DE PERTURBATIONS ENVIRONNEMENTALES- BEHAVIOUR OF THE DEVICES UNDER TEST IN THE PRESENCE OF ENVIRONMENTAL DISTURBANCES

TABLEAU III

Essais Comportement du dispositif

Variation lente d’alimentation Sur le dispositif D, une montée de la charge est observée, quelle que soit la position du manipulateur.du manipulateur Le distributeur revient en position neutre (charge immobile) en dessous d’une certaine tension pour les quatre

autres dispositifs testés.

Microcoupures d’alimentation Pour les cinq dispositifs, le distributeur se met en position neutre pendant le temps de la microcoupure ce quioccasionne un mouvement saccadé de la charge.

Perturbations rayonnées Pour les dispositifs A (cf. figure 5) et D, on observe des mises en mouvement et/ou des inversions du sens demouvement pour des perturbations de 30 V/m, dans la bande de fréquence 80 - 1 000 MHz.

Pour les dispositifs B, C et E, les seuls dysfonctionnements relevés sont un retour à la position neutre (chargeimmobile) et/ou de très légères variations de vitesse de déplacement pour des perturbations de 30 V/m dansla bande de fréquence 80 - 220 MHz.

Perturbations induites conduites Pour les dispositifs A, B, C (cf. figure 6) et D, on observe des mises en mouvement et/ou des inversions dusens de mouvement pour des perturbations injectées entre le manipulateur et la carte électronique ou entrecette carte et le solénoïde.

(Cet essai n’a pas pu être réalisé sur le dispositif E car il a été rendu définitivement inopérant suite aux essais demicrocoupure d’alimentation.)

Transitoires rapides (3) Pour les dispositifs B et C, les seuls dysfonctionnements relevés sont un retour à la position neutre (chargeDécharges électrostatiques (3) immobile).

Aucun dysfonctionnement n’a été constaté sur le dispositif D.

Ondes de chocs (3) Aucun dysfonctionnement n’a été constaté sur les dispositifs B, C et D.

Fig. 4. Essais de perturbations électromagnétiques rayonnées- Radiated electromagnetic disturbance tests

(3) Cet essai n’a pas pu être réalisé sur les dispositifs A et E du fait de problèmes techniques rencontrés sur le générateur de perturbations.

Page 7: Accès au texte intégral du document (PDF 573 ko)

3. DiscussionComme le montre cette étude expéri-

mentale, une défaillance et/ou des pertur-bations environnementales d’origine élec-trique peuvent conduire à des com-mandes intempestives de mouvement, etce pour tous les dispositifs testés.Toutefois, selon que l’on souhaite obtenirun arrêt sûr ou un déplacement sûr, diffé-rentes voies de solution sont envisa-geables pour éviter ce type de dysfonc-tionnement.

3.1. Arrêt sûr

En hydraulique proportionnelle, la posi-tion d’arrêt correspond généralement à laposition médiane du distributeur et dumanipulateur. Afin d’éviter des mises enmouvement non souhaitées, telles quecelles identifiées lors de l’étude expéri-mentale, il est recommandé que ces posi-tions médianes soient obtenues par l’effetdes ressorts de rappel suite à une misehors tension du distributeur à commandeproportionnelle, et non seulement parune simple application de la valeur de

consigne correspondant à une vitesse dedéplacement nulle. A cet effet, certainsmanipulateurs sont équipés d’un interrup-teur de position neutre. Il est donc recom-mandé de les utiliser si, comme le préco-nise la norme NF EN 60204-1, ils sont àmanœuvre positive d'ouverture (4) et

39

Cahiers de notes documentaires - Hygiène et sécurité du travail - N° 189, 4e trimestre 2002

Tension5 volts/div

Temps — 50 s / div

Montées àvitesse max.

Consigne(descente)

Alors que le dispositif en test est soumis à une consigne de descente en vitesse maximale,on observe en sortie des inversions de sens du mouvement (montée à vitesse max.).

1

Tension5 volts/div

Temps — 50 s / div

Montées à vitesse max.Consigne(arrêt)

Alors que le dispositif en test est soumis à une consigne d'arrêt (vitesse nulle),on observe en sortie des mises en mouvement (montées ou descentes à vitesse max.).

Descentes à vitesse max.

Fig. 5. Comportement du dispositif « A » enprésence de perturbationsrayonnées (220-400 MHz à 30 V/m) - Behaviour of device "A" in thepresence of radiated distur-bances (220-400 MHz at 30 V/m)

Fig. 6. Comportement du dispositif « C » en présence de perturbationsinduites conduites(100 – 220 KHz à 10 V)- Fig. 6. Behaviour of device "C"in the presence of conductedinduced disturbances (100-220 KHz at 10 V)

(4) Manœuvre positive d’ouverture [NF EN 60204-1,1993] : accomplissement de la séparation des contactsrésultant directement d’un mouvement spécifié de l’or-gane de commande et effectué au moyen de pièces nonélastiques (par exemple, sans l’intermédiaire de res-sorts).

Page 8: Accès au texte intégral du document (PDF 573 ko)

actionnés suivant le mode positif (ouaction mécanique positive (5)). Dans le cascontraire, des moyens de coupure com-plémentaires doivent être utilisés pourcette mise hors tension (fig. 7) (6).

Par ailleurs il existe, pour les distribu-teurs, différents types de position de replis(tableau IV). Le choix d’une de ces posi-tions est fonction de l’application et ducomportement souhaité pour la positionde replis.

L’arrêt par coupure d’énergie avec miseà l’air libre du circuit d’alimentation doitêtre privilégié, chaque fois que la dispari-tion de la pression d’alimentation n’en-gendre pas de mouvement intempestif. Sil’application comporte des vérins de bri-dage ou qui effectuent un travail contre lapesanteur, des dispositions particulièresdoivent alors être prises (clapets anti-retour pilotés par exemple) Des informa-tions détaillées relatives à la sécurité surces dispositions particulières et sur lechoix des distributeurs sont données dansla brochure ED 736 [INRS, 1990].

Enfin, le recouvrement du distributeurdans cette position médiane doit être posi-tif, pour garantir une position d’arrêt stable[Kleinbreur et coll, 1999]. En effet, unrecouvrement positif permet d’isoler tousles orifices du distributeur entre eux, et deminimiser les fuites hydrauliques axialesentre le tiroir et le corps du distributeur[Reminiac, 1986]. Dans ces conditions, l’ar-rêt sûr peut être obtenu, par un ou deuxdistributeurs, en fonction du niveau derisque de l’application (cf. annexe I).

3.2. Déplacement sûr

Dans ce cas, contrairement aux distribu-teurs hydrauliques conventionnels (« tout-ou-rien »), il n’existe pas de position pré-définie pour le tiroir par rapport au corpsdu distributeur. Le niveau de sûreté dudéplacement dépend donc essentielle-ment du niveau de sûreté de l’électroniquede commande du dispositif.

40

Cahiers de notes documentaires - Hygiène et sécurité du travail - N° 189, 4e trimestre 2002

PRINCIPAUX TYPES DE POSITION MÉDIANE RENCONTRÉSSUR DES DISTRIBUTEURS PROPORTIONNELS

- MAIN TYPES OF MID-POSITION SYSTEMS FOUND

ON PROPORTIONAL VALVES

TABLEAU IV

Type de position Symboles

Centre fermé- Départ fermé

Centre ouvert- Départ fermé

Centre P fermé – Y à droite

Centre Y à gauche – T fermé

Centre en H

A B

P T

A B

P T

A B

P T

A B

P T

A B

P T

Mouvement dangereux

Contact demise à l'arrêt

Arrêtd'urgence

Ca

rte

élec

tro

niq

ue

Fig. 7. Alimentation électrique d’un dispositif à commande proportionnel- Electrical power supply of a proportional device (this diagram is in no way a diagram of a practical applica-tion. It merely gives development ideas that can be drawn upon).

(5) Action mécanique positive [NF EN 292-2, 1991] : siun organe en mouvement entraîne inévitablement unautre organe, par contact direct ou par l’intermédiaired’éléments rigides, on dit que ces organes sont liés sui-vant le mode positif (ou positivement). Il en est demême lorsqu’un organe s’oppose uniquement par saprésence à tout mouvement d’un autre organe.Dans le cas contraire, lorsqu’un organe mécanique, ense déplaçant, en laisse un autre libre de se déplacer (pargravité, sous l’effet d’un ressort, etc.), il n’y a pas d’ac-tion mécanique positive du premier sur le second.

(6) Ce schéma n’est en aucun cas un schéma de miseen œuvre. Il donne uniquement des idées de réalisationdont il est possible de l’inspirer.

Page 9: Accès au texte intégral du document (PDF 573 ko)

En conséquence, en l’absence de dispo-sitif dit de sécurité, il n’est pas possibled’obtenir un déplacement sûr à l’aide d’unseul distributeur proportionnel.

Il est néanmoins possible de sécuriserces déplacements par l’utilisation d’un ouplusieurs distributeurs « tout-ou-rien » (cf.annexe II) afin de valider la mise enmouvement et/ou son sens, et ainsi deprévenir des dysfonctionnements tels queceux constatés lors de l’étude expérimen-tale.

Par ailleurs, afin de prévenir les risquesliés à une brusque variation de vitesse, ilest nécessaire de contrôler la vitesse réellede déplacement du mouvement dange-reux, afin de pouvoir agir sur la comman-de des différents distributeurs (proportion-nels et « tout-ou-rien »). En ce qui concer-ne les machines mobiles où l’opérateur estembarqué, ce contrôle peut être réalisépar l’opérateur lui-même. Dans ce cas, ilest recommandé d’une part, de limiter lavitesse maximale de déplacement (7) etd’autre part, que la commande du mouve-ment soit obtenue par l'action simultanéedu conducteur sur deux organes de servi-ce distincts : l’un pilotant la commandeproportionnelle, l’autre le distributeur« tout-ou-rien ».

CONCLUS I ON

Il est important de rappeler qu’à ce jour,aucun des fabricants de dispositifs à com-mande proportionnelle identifiés nerevendique le qualificatif de composant desécurité pour ce type de dispositif. De cefait ceux-ci n’entrent pas, en tant que tel,dans le champ d’application de la directi-ve européenne « Machines » n° 98/37/CE.En conséquence, il appartient aux fabri-cants de machines, qui intègrent ces com-mandes proportionnelles dans les pro-duits, de s’assurer que les mouvementsintempestifs qui, comme le montre cetteétude, peuvent être provoqués par ces dis-positifs, n’engendrent pas de situationsdangereuses pour les opérateurs.

CEI/EN 61496-1 - Sécurité des machines.Equipements de protection électrosensibles – Partie 1 :Prescriptions générales et essais. Bruxelles, CENE-LEC, mars 1997, 96 p.

DANFOSS - Hydraulic components Applications.Journal, Denmark, 1994, 49 p.

Directive n° 98/37/CE du 22 juin 1998 -Rapprochement des législations des états membresrelatives aux machines. Journal Officiel desCommunautés Européennes, n° L 207 du 23juillet 1998, 46 p.

DORR H., EWALD R., UTTER J., LIEDHEGENER F.,SCHMITT A., REIK M. – Le cours d'hydraulique -Tome 2 : Technique des valves proportionnelles.Mannesmann Rexroth GmbH, 1986, 224 p.

GUILLON M. – Commande et asservissements hydrau-liques et électrohydrauliques – Paris, Lavoisier, coll.Techniques et documentation, 1992, 451 p.

Industries & Techniques - Engins mobiles : lesprouesses de l'hygraulique embarquée. Industries etTechniques, Avril 1997, 781, pp. 70-73.

INRS - Conception des automatismes pneumatiques.Paris, INRS, 1990, ED 736, 35p.

KLEINBREUR W., KREUTZKAMPF F., MEFFERTK., REINERT D. – Categories for Safety-related controlSystems in Accordance with EN 954-1. SanktAugustin, HVBG, sept. 1999, BIA Report 6/97e,216 p.

LIMNIOS N. - Arbres de défaillances. Paris,Hermès, 1991, coll. Traité des nouvelles techno-logies, série diagnostic et maintenance.

MARSOT J. – Etude des schémas de commande denacelles élévatrices de personnel. Cahiers de notesdocumentaires - Hygiène et Sécurité duTravail, 1998, ND 2079, 12 p.

NF EN 292-2 – Sécurité des machines. Notions fonda-mentales - Principes généraux de conception. Partie 2 :Principes et spécifications techniques. Paris,AFNOR, déc. 1991, 56 p.

NF EN 60204-1 - Sécurité des machines. Equipementélectrique des machines. Partie 1 : règles générales.Paris, AFNOR, févr. 1993, 105 p.

Pr EN 280 – Sécurité des machines. Plates-formes élé-vatrices mobiles de personnel – Calculs – Stabilité –construction – Sécurité – Examens et essais.Bruxelles, CEN, août 2000, 77 p.

Pr EN 954-2 - Sécurité des machines. Parties des sys-tèmes de commande relatives à la sécurité. Partie 2 :validation. Bruxelles, CEN janv. 2000, 67 p.

REMINIAC B. – Hydraulique industrielle appliquée –Les distributeurs. Bois-le-Roi, ISF, Divisionhydraulique, 1986, pp. E1-E100.

BIBLI OGRAPHI E

ANNEXES ���

41

Cahiers de notes documentaires - Hygiène et sécurité du travail - N° 189, 4e trimestre 2002

(7) Pour les plates-formes élévatrices mobiles de per-sonnel automotrices, cette vitesse est limitée à 0,7 m/s[prEN 280, 2000].

Page 10: Accès au texte intégral du document (PDF 573 ko)

42

Cahiers de notes documentaires - Hygiène et sécurité du travail - N° 189, 4e trimestre 2002

ARRÊT SÛR

A N N E X E I�

m/s

U

Vérin

Mouvementdangereux

Distributeurproportionnel

m/s

U

Vérin

Mouvementdangereux

Détecteurde position

Distributeurproportionnel

Distributeur« tout ou rien »

Pressostat

COMMENTAIRES

Le distributeur proportionnel est un distributeur àposition de verrouillage médiane, à recouvrement positif.

Cette position médiane est obtenue par l’effet desressorts de rappel, éprouvés suite à une mise hors ten-sion du dispositif à commande proportionnelle.

La défaillance du distributeur peut entraîner la pertede la fonction d’arrêt.

La fonction d’arrêt peut être périodiquement testéeen vérifiant, par exemple, la cohérence entre la com-mande et la vitesse de déplacement de la tige de vérin(consigne d’arrêt ou mise hors tension/vitesse nulle etinversement).

Le niveau de sécurité de ce type de circuit est essen-tiellement basé sur sa fiabilité. En conséquence, desmesures appropriées contre la pénétration d’impuretésdans le vérin et dans le distributeur (joints racleurs parexemple, filtre « pression » avec indicateur de colmata-ge) doivent être mises en place afin de garantir une fia-bilité de fonctionnement satisfaisante.

Ce type de circuit correspond uniquement à des appli-cations à faible niveau de risque.

L’arrêt sûr est commandé par un distributeur propor-tionnel et un distributeur conventionnel « tout ou rien »(ou par l’arrêt de la pompe hydraulique si le temps deréponse est acceptable).

Pour ces deux distributeurs, la position correspon-dant à une commande d’arrêt est à recouvrement posi-tif et elle est obtenue par manque de tension à l’aide deressorts de rappel.

La défaillance d’un des deux distributeurs n’entraînepas la perte de la fonction d’arrêt.

La fonction d’arrêt peut être périodiquement testéeen vérifiant, par exemple, la cohérence entre les signauxde commande des distributeurs et ceux issus de pres-sostats, de détecteurs de positions et/ou de contrôleursde vitesse de déplacement de la tige de vérin (consigned’arrêt ou mise hors tension/pression nulle et/ou vitessenulle et inversement).

L’accumulation de défauts non détectés peut entraî-ner la perte de la fonction d’arrêt sûr.

Des mesures appropriées contre la pénétration d’im-puretés dans le vérin et dans les distributeurs (jointsracleurs par exemple, filtre « pression » avec indicateurde colmatage) doivent également être mises en placeafin de garantir des conditions de fonctionnementmécanique et hydraulique satisfaisantes.

En fonction de la nature des contrôles effectués et deleur niveau de sécurité, la partie hydraulique de ce circuitcorrespond à des applications dont le niveau de risqueest moyen à élevé.

SCHÉMAS DE PRINCIPE (8) DE CIRCUIT DE COMMANDE HYDRAULIQUE INTÉGRANT UN DISTRIBUTEUR À COMMANDE PROPORTIONNEL

(8) Ces schémas ne sont en aucun cas des schémas de mise en œuvre. Ils donnent uniquement des idées de réalisation dont ils est possible de s’inspirer.

Page 11: Accès au texte intégral du document (PDF 573 ko)

43

Cahiers de notes documentaires - Hygiène et sécurité du travail - N° 189, 4e trimestre 2002

DÉPLACEMENT SÛR

A N N E X E I I�

Détecteurde position

Distributeurproportionnel

Distributeur« tout ou rien »

Clapetsanti-retour

m/s

U

Vérin

Mouvementdangereux

Commande de sortiede la tige de vérin

Commande de rentréede la tige de vérin

COMMENTAIRES

Le déplacement sûr est commandé par un distribu-teur proportionnel et un distributeur conventionnel « toutou rien ».

Pour ces distributeurs, la position correspondant àune commande d’arrêt est à recouvrement positif, et elleest obtenue par manque de tension à l’aide de ressort derappel.

La défaillance d’un des deux distributeurs ne peut pasentraîner d’inversion du sens de mouvement.

La fonction de déplacement peut être contrôlée envérifiant, par exemple, la cohérence entre la consigne decommande du distributeur proportionnel et un signalélectrique représentatif de la vitesse réelle de déplace-ment.

Lorsque ce contrôle est assuré par l’opérateur, il estrecommandé de limiter la vitesse maximale de déplace-ment, et de piloter les différents distributeurs par desorganes de service distincts actionnés simultanément ;l’un (manipulateur) pilotant la commande proportionnel-le, l’autre (bouton poussoir à action maintenue) le distri-buteur « tout-ou-rien » correspondant au sens de mouve-ment désiré.

L’accumulation de défauts non détectés peut entraî-ner la perte de la fonction de déplacement sûr.

Des mesures appropriées contre la pénétration d’im-puretés dans le vérin et dans les distributeurs (jointsracleurs par exemple, filtre « pression » avec indicateurde colmatage) doivent également être mises en placeafin de garantir des conditions de fonctionnement méca-nique et hydraulique satisfaisantes.

.En fonction de la nature des contrôles effectués et de

leur niveau de sécurité, la partie hydraulique de ce circuitcorrespond à des applications dont le niveau de risque estmoyen à élevé.

SCHÉMA DE PRINCIPE (9) DE CIRCUIT DE COMMANDE HYDRAULIQUE INTÉGRANT UN DISTRIBUTEUR À COMMANDE PROPORTIONNEL

(9) Ce schéma n’est en aucun cas un schéma de mise en œuvre. Ils donne uniquement des idées de réalisation dont ils est possible de s’inspirer.

Page 12: Accès au texte intégral du document (PDF 573 ko)

INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE ET DE SÉCURITÉ - 30, rue Olivier-Noyer, 75680 Paris cedex 14Tiré à part des Cahiers de notes documentaires - Hygiène et sécurité du travail, 4e trimestre 2002, n° 189 - ND 2182 - 1 000 ex.N° CPPAP 804/AD/PC/DC du 14-03-85. Directeur de la publication : J.-L. MARIÉ. ISSN 0007-9952 - ISBN 2-7389-1137-4Imprimerie de Montligeon - 61400 La Chapelle Montligeon