Protetti contro le interruzioni nell’era di Industry 4.0: moduli Buffer e CAP

I moduli Buffer e CAP basati su tecnologia a condensatori sono esenti da manutenzione e aumentato la sicurezza e l’affidabilità del sistema

Protetti contro le interruzioni nell'era di Industry 4.0: moduli buffer e CAP

L’elevata disponibilità ed i bassi costi di fermo macchina sono importanti prerequisiti per il funzionamento dei moderni sistemi di automazione industriale. Tuttavia, ciò è possibile solo con componenti affidabili ad elevate prestazioni. Le funzionalità garantite dai moduli Buffer e CAP, con condensatori integrati, risultano particolarmente adatti grazie alla loro elevata vita elettrica nel tempo.

L’evoluzione tecnologica dei dispositivi di automazione pone l’utilizzatore davanti a nuove sfide. I macchinari e gli impianti, così come le loro apparecchiature, stanno diventando sempre più intelligenti e quindi più complessi nel loro funzionamento. I requisiti per il monitoraggio e l’affidabilità sono in costante aumento, anche perché la loro efficienza dal punto di vista economico sta diventando sempre più importante. I tempi di fermo macchina comportano costi elevati che non è possibile permettersi.

Affidabilità e monitoraggio dell’impianto

La continuità di alimentazione è di grande importanza per il funzionamento affidabile degli impianti.
Una mancanza di tensione di rete può avere le seguenti cause:

  • commutazione di dispositivi in rete;
  • avviamento di carichi con elevate correnti di spunto;
  • commutazione di relè ed interruttori automatici, nonché l’intervento dei fusibili che provocano spesso picchi di tensione transitoria e sovraccarichi;
  • sovraccarico in rete da cui derivano spesso riduzioni di tensione, da pochi secondi a diverse ore.

Le mancanze di tensioni di rete possono comportare l’interruzione dei processi di produzione e la perdita di dati.
Nel peggiore dei casi, i componenti sono gravemente danneggiati e si guastano. Tali danni e guasti possono essere evitati con l’ausilio di moduli Buffer o CAP con condensatori integrati che mettono a disposizione l’alimentazione per il tempo necessario.

Interfaccia modulo buffer
Lavorare comodamente: i sistemi sono monitorati e parametrizzati tramite l’interfaccia USB sul modulo buffer

Un altro aspetto importante è il monitoraggio locale e remoto degli impianti. In questo modo, i guasti alle macchine ed agli impianti possono essere rilevati e risolti rapidamente. L’analisi delle anomalie aiuta inoltre l’utilizzatore ad isolare il problema a livello locale e ad avviare misure di risoluzione adeguate.

Queste informazioni rilevanti ai fini della sicurezza di funzionamento sono garantite dai moduli esenti da manutenzione di Phoenix Contact. Grazie a questi moduli, noti anche come soluzioni con condensatori, della quarta generazione della gamma Quint, è possibile compensare le interruzioni di tensione sul lato 24 V DC e inviare, al contempo, eventuali segnali d’allarme ai dispositivi di controllo.

In caso di stati critici, come una mancanza di tensione, i carichi sensibili vengono alimentati da questo dispositivo per completare in sicurezza i processi in corso (esecuzione corretta del programma PLC) o portare in condizioni di sicurezza l’impianto (arresto d’emergenza di assi). Inoltre, il dispositivo può essere utilizzato per il salvataggio dei dati su PC industriali ed effettuare lo shutdwon controllato.

shutdown controllato
In caso di brevi interruzioni di corrente fino a pochi minuti, l’unità buffer provvede all’alimentazione sul lato 24 V DC

Inoltre, gli ingressi e le uscite di segnalazione a bordo del dispositivo, possono essere utilizzate per segnalare eventuali stati di anomalia.

Moduli Buffer e CAP: sicuri e affidabili

Se un impianto deve essere utilizzato in modo sicuro ed efficiente per molti anni, è necessaria una scelta accurata dei componenti utilizzati. La qualità e la durata dei componenti giocano un ruolo importante. Anche i moduli Buffer e CAP devono soddisfare i requisiti di affidabilità per poter compensare le eventuali mancanze di tensione di rete. L’obiettivo primario è quello di compensare un’interruzione di tensione per garantire la sicurezza di funzionamento di macchinari ed impianti in qualsiasi momento. A questo scopo, Phoenix Contact offre un’ampia gamma di dispositivi a seconda delle esigenze applicative.

La gamma prodotti è composta da:

  • moduli Quint 4 Buffer, con condensatori elettrolitici che permettono di compensare microinterruzioni di rete da qualche millisecondo fino a pochi secondi
  • moduli Quint 4 CAP, con condensatori a doppio strato, che garantiscono tempi di copertura fino a qualche minuto
gamma moduli buffer e cap
Gamma completa: la serie Quint 4 CAP offre moduli buffer per diverse applicazioni: moduli buffer 1 KJ (sinistra) e 16 KJ (destra) basati su condensatori a doppio strato così come il modulo buffer basato su condensatori elettrolitici (centro)

Moduli Buffer e CAP: cosa sono e i vantaggi

I moduli Quint 4 buffer, basati su condensatori elettrolitici, sono adatti per microinterruzioni di rete fino a pochi secondi, anche per carichi fino a 40 A. Inoltre, i moduli Buffer e CAP hanno altre preziose funzioni, come la limitazione della corrente in fase di ricarica che permette di non sovraccaricare l’alimentatore o di doverlo sovradimensionare in fase di progettazione. Sono stati implementati numerosi meccanismi di protezione al fine di proteggere i dispositivi da possibili guasti. Ad esempio, il monitoraggio interno della tensione e della corrente permette di disattivare i moduli in caso di condizioni di funzionamento dal di fuori di quelle nominali. Questa funzione è molto utile per garantire che non si verifichino guasti all’interno del sistema dove vengono utilizzati.

Ulteriori vantaggi dei moduli sono legati alle segnalazioni dello stato di funzionamento attraverso led frontali e uscite digitali. La gamma prodotti viene continuamente ampliata con nuovi moduli Quint 4 CAP con condensatori a doppio strato. Grazie alla maggiore capacità dei condensatori, i moduli raggiungono tempi di copertura significativamente più elevati, fino a diversi minuti. Inoltre, i moduli dispongono di funzioni utili per la sicurezza e la protezione dell’impianto e del quadro elettrico.

Queste funzioni includono il “soft start” per limitare la corrente di spunto in fase di accensione e il monitoraggio del funzionamento interno del dispositivo. Il monitoraggio della temperatura interna permette la disattivazione del modulo per proteggere il sistema dove è installato e il dispositivo stesso da eventuali danni.

Il modulo Quint 4 CAP rileva e segnala in modo affidabile anche i sovraccarichi e il livello della tensione sul lato d’ingresso. Queste funzioni consentono una diagnosi mirata degli stati di anomalia, aumentando notevolmente la sicurezza e l’affidabilità dell’impianto.

Lo spegnimento controllato

La funzione Shutdown PC, adattabile alle proprie esigenze applicative, è rilevante per la sicurezza, permettendo, in modo semplice, di alimentare i PC industriali collegati e di eseguire lo spegnimento controllato in caso di mancanza di tensione di alimentazione. Quando il tempo di copertura configurato per l’esecuzione della procedura è concluso, il PC industriale esegue il salvataggio dati e lo spegnimento controllato attraverso il segnale inviato tramite l’interfaccia USB. Se la tensione di alimentazione ritorna mentre il PC industriale è in fase di spegnimento, il modulo CAP lo riavvia automaticamente.

Per utilizzare questa funzione, è necessario solo installare il software di configurazione gratuito di Phoenix Contact sul suo PC industriale e configurarlo secondo le proprie necessità applicative.

Inoltre, il software offre il monitoraggio dei dispositivi con la storicizzazione di eventuali messaggi di allarme all’interno di un file di log. Se necessario, il software può anche inviare una mail al personale di servizio. Il software offre inoltre la possibilità di customizzare le funzioni di ogni singolo prodotto per adattarlo il più possibile all’applicazione.

Continuità di alimentazione

L’evoluzione degli impianti industriali, le crescenti esigenze di sicurezza e di disponibilità degli impianti richiedono nuove soluzioni. L’obiettivo è quello di garantire la continuità di alimentazione dell’impianto senza inutili interruzioni del funzionamento e perdite di dati.

Le interruzioni di tensione di rete sono imprevedibili, pertanto i moduli della serie Quint 4 CAP di Phoenix Contact sono utili per compensare la mancanza di tensione di alimentazione e garantire lo shutdown controllato di un PC industriale.

Il monitoraggio e la manutenzione predittiva sono possibili grazie alle segnalazioni e all’interfaccia USB integrate. Tutto questo non solo serve ad aumentare la disponibilità del sistema, ma riduce anche i costi imprevisti per la manutenzione, la riparazione e la risoluzione di eventuali guasti. Consente, inoltre, un aumento della vita elettrica grazie all’utilizzo della tecnologia di accumulo con condensatori. Questa tecnologia è un’altra opzione per compensare le microinterruzioni di rete e quindi aumentare ulteriormente l’affidabilità dell’impianto.

Articolo redatto da Ing. Andreas Schamber, Power Supplies Product Manager, Phoenix Contact Power Supplies GmbH, Paderborn, Germania

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