1.0 Gli elementi costitutivi di un sistema di automazione industriale.

Iniziamo con il cosiddetto “dialogo”, dove utilizziamo console di programmazione, inclusi display touch, per inviare comandi al nostro impianto. In alternativa, possiamo utilizzare i tradizionali pulsanti selettori.

Entriamo quindi in una categoria essenziale, che consiste nel raccogliere informazioni sull’impianto industriale tramite sensori e trasduttori. Questi comprendono interruttori di posizionamento, sensori di prossimità e altri dispositivi simili.

Una volta che abbiamo impartito comandi al nostro impianto tramite sensori, pulsanti selettori o display touch, questi vengono elaborati da processori PLC (Programmable Logic Controller) o possono essere gestiti mediante logica sequenziale.

Dopo l’elaborazione da parte del dispositivo elettronico programmabile, che produce risultati in base al programma inserito dall’utente, passiamo alla fase di comando. I segnali generati da questo dispositivo, di bassa potenza, richiedono interfacce come relè di potenza e contatori per comandare i dispositivi di potenza.

Parlando di azionamenti, ci concentreremo sull’aspetto elettromeccanico, esaminando motori elettrici e dispositivi correlati.

In conclusione, facciamo una sintesi dei componenti presenti in un impianto di automazione industriale, includendo comandi, segnalazioni, sensori, trasduttori, dispositivi di potenza, apparecchi di protezione e attuatori. Questi elementi costituiscono gli ingredienti fondamentali che esploreremo ora più dettagliatamente.

1.1 Parliamo ora dei comandi e delle segnalazioni all’interno di un contesto di automazione industriale. Focalizziamo la parte di comando esclusivamente su pulsanti, selettori e pannelli touch, posizionandoli in una zona specifica del nostro impianto. La segnalazione, rappresenta il risultato di ciò che avviene durante l’elaborazione.

Se le lampade operano alla stessa tensione del circuito di comando, possiamo rappresentarle sotto un unico schema, noto come schema funzionale di comando e segnalazione. Il comando, come appena menzionato, riceve segnali da sensori e trasduttori. Una volta che l’elaboratore ha ricevuto questi segnali, il microprocessore del PLC elabora le informazioni in base al programma caricato nelle sue memorie. Successivamente, vengono generati segnali in uscita, i quali, se idonei in termini di tensione, vengono inviati direttamente alla segnalazione. Se necessario, come nel caso degli azionamenti, i segnali vengono indirizzati ai dispositivi di potenza, come i teleruttori o i contatori, prima di raggiungere la parte di azionamento, cioè motori elettrici e simili.

Per riepilogare, abbiamo pulsanti, selettori e lampade di segnalazione come argomenti principali della lezione di oggi. Inoltre, sono presenti sensori, trasduttori, dispositivi di potenza come i teleruttori e attuatori come motori elettrici. Non possiamo dimenticare gli apparecchi di protezione per garantire la sicurezza dell’impianto.

Parlando degli apparecchi di comando, i pulsanti sono dispositivi mono-stabili caratterizzati da una sola posizione in assenza di forze esterne. Possono essere di vari tipi, con targhette che indicano diverse funzioni, come marcia, arresto, salita, discesa, ecc. I colori dei pulsanti sono normati, ad esempio, rosso per emergenza, verde per avvio, blu per reset. I pulsanti possono essere di diversi colori a seconda delle situazioni, come il giallo per anomalie.

I selettori, sia a leva che a chiave, hanno posizioni che attivano contatti normalmente aperti o chiusi. La segnalazione tramite lampade serve a evidenziare lo stato di funzionamento o anomalo di un’apparecchiatura o dell’intero impianto. I colori delle lampade, come rosso per pericolo, verde per prontezza, giallo per anomalie, sono codificati per evitare confusioni.

In conclusione, abbiamo esplorato i componenti fondamentali degli impianti industriali, focalizzandoci su pulsanti, selettori e lampade di segnalazione.

1.2 Nell’ambito dei sensori e dei trasduttori, esploreremo anche aspetti legati ai fine corsa all’interno dello schema generale dell’impianto. In precedenza, abbiamo esaminato le componenti di un’automazione industriale, abbiamo discusso del comando e della segnalazione; ora ci concentriamo sul rilevamento.

Il rilevamento riguarda le informazioni provenienti dal campo, dove grandezze fisiche come temperatura, posizione e velocità vengono acquisite e trasferite all’interno del sistema di elaborazione. Successivamente, attraverso un programma adatto memorizzato nel PLC, il sistema di elaborazione emette comandi diretti alle segnalazioni o ai relè di potenza per azionare i motori.

Parlando di sensori, sono dispositivi che catturano grandezze fisiche non elettriche, come temperatura, posizione o velocità, e le convertono in grandezze elettriche corrispondenti. A volte si fa confusione tra i termini “sensore” e “trasduttore”; mentre comunemente vengono usati come sinonimi, in realtà, il sensore rappresenta solo l’elemento sensibile che effettua la trasformazione, mentre il termine “trasduttore” indica il dispositivo completo, che può includere circuiti di interfaccia.

Infine, esaminiamo i fine corsa, ausiliari di comando che agiscono in sincronia con parti mobili delle macchine. Ad esempio, in un cancello automatico, il fine corsa viene attivato quando il cancello raggiunge una posizione specifica, bloccando il motore.

In termini di classificazione, i trasduttori possono essere suddivisi in base alla grandezza fisica da convertire e alla grandezza elettrica prodotta in uscita. Possono generare segnali analogici o digitali.

1.3 Parliamo ora di uno degli elementi fondamentali, il cosiddetto teleruttore o contattore.

Nello schema del nostro impianto, dopo l’elaborazione, per passare al controllo e all’azionamento dei motori, non possiamo farlo direttamente con i segnali in uscita da un PLC. Quindi, introduciamo un relè di potenza, come il teleruttore, che ci consente di gestire tensioni più elevate rispetto ai segnali di controllo.

Facciamo una classificazione dei relè elettromeccanici, inclusi i mono stabili come il teleruttore, che hanno una bobina e mantengono una sola posizione quando la bobina è eccitata. Questi relè sono essenziali per gestire correnti più elevate necessarie per alimentare motori industriali.

Andiamo a esaminare il funzionamento di un relè mono stabile, che utilizza una bobina per creare un campo magnetico, modificando la posizione dei contatti. Questo è particolarmente utile quando c’è una differenza di tensione tra la bobina di controllo e il carico, ad esempio, un motore.

Passiamo poi al teleruttore, un relè di potenza più robusto, progettato per gestire correnti elevate in ambienti industriali. Esaminiamo i suoi morsetti e contatti principali e ausiliari. I contatti ausiliari sono utilizzati per implementare logiche di funzionamento, come l’interblocco o le segnalazioni luminose.

La bobina del teleruttore comanda i contatti di potenza e come i contatti ausiliari vengono impiegati per varie funzioni, come la ritenuta e gli interblocchi.