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Elementi di automazione: Unità di segnalazione e comando

Indice

Unità di segnalazione e comando

Praticamente ogni quadro o pulpito di automazione è dotato di dispositivi di segnalazione e comando inerenti il processo che coinvolge i macchinari e/o parti di questi.
Esistono diversi standard costruttivi nonché versioni "custom", senza entrare nel merito dei sinottici che sono ancora una famiglia un po' diversa. In questa occasione parliamo delle classiche unita D. 22 mm.

Le parti comuni

Questi dispositivi sono sostanzialmente composti di tre parti fondamentali:

1. L'operatore o testata, che può essere un pulsante, un selettore a diverse posizioni, un fungo d'emergenza, una spia luminosa, etc.

2. La ghiera di blocco, che serve a fissare il dispositivo su un pannello di un quadro, su una portella o su una scatola.

3. Il blocco contatti o il portalampada (standard o con temporizzazione on/off incorporata) con i terminali di alimentazione della stessa.

Gli operatori

Pulsanti

Si distinguono principalmente nelle tipologie:

a) Ad impulso rasati, sporgenti e a guardia estesa
b) Passo-passo rasati e sporgenti
c) A fungo
d) Per azionamento meccanico
e) Luminosi

Inoltre tutti questi dispositivi possono essere forniti in varie forme e colori, standard o con simbologia associata, direttamente sul corpo (testa) dell'operatore o tramite targhetta e portatarghetta montabile.

Pulsante rasato

Pulsante rasato

I pulsanti rasati hanno la superifcie di pressione allo stesso livello della parte esterna in cui sono alloggiati.
E' una esecuzione per comandi generici (tacitazione allarmi, reset ciclo, etc.)

Pulsante sporgente

Pulsante sporgente

I pulsanti sporgenti hanno invece la superficie di pressione in rilievo rispetto alla parte estena di alloggiamento.
Questo accorgimento viene adottato in applicazioni ove vi sia l'esigenza di azionare rapidamente e con facilità il pulsante destinato allo specifico comando (arresto marcia, etc.)

Pulsante con guardia estesa

Pulsante con guardia estesa

I pulsanti a guardia estesa hanno la superficie di pressione incassata rispetto alla parte esterna di alloggiamento.
La sporgenza della "guardia" rispetto alla superficie di pressione, determina un'oggettiva difficoltà/impossibilità di attivazioni erronee o intempestive del pulsante (marcia, ciclo manuale, etc.)

Tutte queste tipologie "costruttive" esistono in versione ad impulso, con pulsante e contatti che ritornano in posizione di riposo quando viene a mancare la pressione da parte dell'operatore, e in versione passo-passo, con pulsante e contatti in esceuzione "bistabile", che mantengono cioè una posizione stabile anche quando rilasciato il comando e che necessitano quindi di un ulteriore pressione per commutarne lo stato.

Funghi

Funghi

Anche i funghi non sono tutti uguali. Ne esistono in diverse forme costruttive e meccaniche, ad impulso o con aggancio a pressione e sgancio tramite rotazione o con sgancio a chiave etc.

I pulsanti per azionamento meccanico comprendono invece un'asta con corsa regolabile atta ad agire direttamente su un dispositivo meccanico (microswitch o altro).

Pulsante luminoso

Pulsante luminoso

I pulsanti luminosi, sono dotati di un portalampada (solitamente in posizione centrale) di forma del tutto uguale ai blocchi contatti ma su cui si innesta la sorgente luminosa (lampada ad incandescenza o come sempre più frequentemente diodo led).

Selettori

Si distinguono principalmente nelle tipologie:

a) A leva corta b) A leva lunga c) A chiave d) A due o tre posizioni stabili/instabili o miste e) Luminosi

Selettore a leva corta

Selettore a leva corta

Selettore a leva lunga

Selettore a leva lunga

Selettore a chiave

Selettore a chiave

Per i dispositivi luminosi, il funzionamento è analogo a quello già visto per i pulsanti.

I selettori poi, indipendentemente dal tipo di leva o dal funzionamento "sotto chiave", si divisono nelle seguenti tipologie:

- due posizioni stabili (1, 2)
- due posizioni di cui uno stabile 0 e uno instabile 1 con ritorno a molla in posizione 0 al rilascio
- tre posizioni stabili (1, 0, 2)
- tre posizioni con ritorno automatico centrale e posizioni esterne instabili
- tre posizioni con una posizione destra o sinistra instabile (ritorno a 0) e le restanti due stabili

Simbologia tre posizioni stabili

Simbologia tre posizioni stabili

Le posizioni instabili sono identificate da una linea tratteggiata.

Altri operatori

Ci sono poi altri tipi di operatori come i portapotenziometri o i manipolatori a leva.

Joystick

Joystick

La cloche, può essere a due o a quattro direzioni, con o senza blocco meccanico

Le gemme

Anche dette "teste per indicatori luminosi", sono la copertura esterna delle normali "spie". Sono quindi dotate esclusivamente di un portalampada, uguale a quello che può agganciarsi sui pulsanti e sui selettori luminosi.

Testa verde

Testa verde

Portalampada per BA9s

Portalampada per BA9s

Porta led

Porta led

Ci sono poi dei portalampade con integrato un ciclo di intermittenza (portalampada lampeggiante).

Dando uno sguardo alla EN 60204-1 (art.10.3.2) e alla EN 60073 (art. 4.2.1.1 tab. 2), si può associare un significato preciso in base al colore della segnalazione, come velocemente rilevabile dalla tabella sottostante.

Colore Significato Azione dell'operatore Esempi di applicazioni
Rosso Emergenza (condizioni pericolose) Azione immediata per evitare pericolo [...] Pressione o temperatura oltre i limiti di sicurezza. Caduta di tensione eccessiva. Rottura
Giallo Anormale (condizione anormale o critica imminente) Controllo o intervento Pressione o temperatura oltre i limiti normali
Blu Condizione che richiede un'azione dell'operatore Azione obbligatoria Ripristino sistemi di sicurezza
Verde Condizione normale Facoltativa Autorizzazione alla partenza. Indicatore dei limiti normali di lavoro
Bianco Colore neutro: può essere usato ogni volta che si ha un dubbio sull'impego degli altri colori Controllo Informazioni generali


La ghiera

Anche "base di fissaggio" è il sistema di blocco meccanico che stringe/fissa la testata dell'operatore al pannello del quadro sui cui è stato praticato il foro da 22 mm.
Molte delle ghiere, fungono nello stesso tempo anche da aggancio porta contatti.

Base di fissaggio Lovato

Base di fissaggio Lovato

Blocchi contatti

Di blocchi contatti ne esiste una cospicua varietà.
Dal punto di vista elettrico, si va dai contatti normalmente aperti (NA) a quelli normalmente chiusi (NC), passando dai normalmente aperti anticipati in chiusura (NAA) ai normalmente chiusi ritardati in apertura (NCP).
Dal punto di vista delle connessioni, i contatti ausiliari prevedono normalmente morsetti a vite (come per i portalampade prima visti), ma esistono anche versioni particolari, come quelle con i terminali faston.
I contatti mobili invece possono essere del tipo autopulente e contraddistinti dal loro azionamento, a singolo o doppio effetto (basculante e strisciante).
Ogni costruttore poi, specifica nei propri cataloghi, tutte le caratteristiche elettriche e meccaniche dei contatti ausilirai quali corrente termicsa (Ith), tensione nominale, grado di protezione IP, caratteristiche di impiego, sezioni ammesse e altro ancora.

Contatto aux

Contatto aux

Dal forum al blog

Breve ricostruzione personale, disponibilità permettendo, di alcuni tipi di unità di segnalazione e comando da pannello foro d. Ø22 mm, e relative considerazioni personali.
No, non me lo sono sognato questa notte, ma ho scritto due righe e fatto qualche foto del materiale che ancora conservo, per evitare di mandare off topic questa discussione.

Discussione nella quale Gustavo poneva l'interrogativo circa l'affidabilità e la collocazione nella fascia di mercato dei dispositivi Lovato Electric nell'ambito dei quadri di automazione, contattori, relè termici, avviatori e similari, e che avevo involontariamente portato O.T. con una mia risposta, allargando il campo ai sistemi di comando e segnalazione dello stesso costruttore.

La cosa sembrava finita li, ma poi e` stato eliop che mi ha fatto tornare in mente i moduli ZB2 di Telemecanique.
A quel punto mi sono ricordato di avere conservato qualche "campione" di diversi costruttori e di epoche in parte diverse, ma comunque roba che utilizzavo fino alla fine del decennio scorso.

Operatori, gemme, ghiere e contatti

Stiamo parlando di dispositivi da assemblare in quadri di automazione in generale, i classici selettori nelle più svariate tipologie costruttive (a due, tre posizioni, con ritorno automatico a molla in posizione zero, a chiave, ecc..), le spie luminose (prima a filamento, oggi a led), i pulsanti in diverse esecuzioni per comandi di marcia, arresto, reset, emergenza, i sistemi di bloccaggio a ghiera ed ovvimanete i blocchi contatti necessari alle varie funzionalità.

Dispositivi vari

Dispositivi vari

Lovato 8 LM2T

Lovato LM2T

Lovato LM2T

Sono gli oggetti di cui parlavo nella discussione del forum e come accennavo si tratta di dispositivi economici con qualche problema di affidabilità, nonchè di ergonomia di comando.
Le plastiche sono leggere e il meccanismo dei selettori e` nervoso e rumoroso nel cambio posizione.
I blocchi contatti possono essere sovrapposti uno sull'altro, ma non conviene porne più di due su ciascun aggancio della ghiera se non si desiderano giochi eccessivi col rischio di mancate commutazioni.

N.A.

N.A.

N.C.

N.C.

Significato di d. Ø 22 mm

Significato di d. Ø 22 mm

Il calibro 22 e` probabilmente in più diffuso. Si tratta del diametro degli operatori (selettori, pulsanti, gemme, ecc..) e del relativo foro da praticare sul pannello.

Operatore montato sulla sua ghiera

Operatore montato sulla sua ghiera

Uno dei (pochi) pregi di questa serie e` la semplicità e rapidità di montaggio dei vari componenti.

Vista da dietro

Vista da dietro

Le due viti, come per la maggiorparte delle ghiere in genere, servono a bloccare questa al pannello mettendo in battuta la guarnizione posta sul lato di accoppiamento dell'operatore dalla parte opposta del pannello di montaggio.
Operatori e ghiere hanno incavi e sporgenze per incastrarsi a vicenda con una minima rotazione (solitamente si sente un piccolo scatto), ma se la ghiera non viene bloccata sul pannello c' e` il rischio (anzi, la certezza) che l'operatore si disinnesti dopo poche manovre.

Aggancio contatto

Aggancio contatto

Come si può vedere il contatto una volta agganciato agli incavi presenti sulla ghiera, viene commutato dallo spostamento della camma bianca solidale all'operatore (in questo caso un selettore a tre posizioni stabili).

Sgancio contatto

Sgancio contatto

Per sganciare il contatto, e` sufficiente inserire la lama di un cacciavite a taglio come in figura e fare leva verso il basso in modo da sbloccare il dentello di blocco del contatto.

Agganci multipli

Agganci multipli

Si possono posizionare più contatti uno a ridosso dell'altro. La trasmissione della commutazione ad opera della camma dell'operatore, avviente con un rinvio (cursore in plastica) tra il primo dispositivo e quello ad esso collegato.

Commutazione

Commutazione

Il quadratino plastico bianco indica la commutanzione del contatto N.A.

Non esageriamo

Non esageriamo

Con questo tipo di contatti, agganci simili sono da evitare. Il sistema di aggancio e di rinvio dei giochi non e` così "solido" e affidabile.

Meglio così

Meglio così

Ovviamente dipende dalle funzionalità che si desiderano ottenere a seconda della posizione da fare assumere all'operatore, ma una configurazione simile va già molto meglio.

Il centrale resta vuoto

Il centrale resta vuoto

All'aggancio centrale, non va aggrappato alcun contatto inquanto la camma e` sempre attiva in quella posizione.

Siemens 3SB3400

Siemens 3SB3400

Siemens 3SB3400

Questa serie l'ho utilizzata per la maggiore con pulsanti NA/NC, e posso dire che come qualità dei materiali, funzionalità meccanica, ergonomia e finitura saliamo un pò di livello rispetto ai precedenti. Anche i prezzi lo confermano.
Uno dei limiti di questa serie e` però dato dall'impossibilità di accavallare uno sull'altro i blocchi contatti.
Secondariamente, sempre a livello personale, risulta assai macchinoso il sistema di fissaggio della ghiera che avviene tramite rotazione manuale di un cilindretto zigrinato. Spesso però tale cilindro si blocca e bisoga avvalersi di un cacciavite a taglio ed agire su apposita vite. In media e` il sistema di blocco che mi fa perdere più tempo di tutti.

Ghiera

Ghiera

La ghiera di fissaggio. E` ben visibile sulla parte alta a destra il cilindro zigrinato.

Contatto

Contatto

Bloccaggio operatore sulla ghiera

Bloccaggio operatore sulla ghiera

Fori di aggancio

Fori di aggancio

Contatto agganciato

Contatto agganciato

Contatto commutato

Contatto commutato

Telemecanique ZB2

Telemecanique ZB2

Telemecanique ZB2

Ed eccoci ai dispositivi citati da eliop nella discussione di origine.
Questo secondo me, e` un esempio lampante di come un ottimo sistema cada in disuso per sopraggiunta [presunta] obsolescenza.
E` una serie che ho avuto modo di utilizzare massicciamente e di apprezzare per robustezza ed affidabilità meccanica, del resto parliamo di uno tra i più blasonati (o forse il più blasonato) produttore di componentistica elettromeccanica per automazione. Unico neo forse, un'eccessiva durezza delle molle dei pulsanti.

Pulsante agganciato alla sua ghiera metallica

Pulsante agganciato alla sua ghiera metallica

Contatto

Contatto

Aggancio obbligato

Aggancio obbligato

Sulla ghiera sono presenti due fori filettati, uno per lato. Il posizionamento dei contatti e` obbligato ed avviene posizionando i riferimenti del contatto (piolini) negli appositi fori ed avvitando poi la vite di bloccaggio.

Fissaggio del contatto

Fissaggio del contatto

Quella che può sembrare un'operazione evitabile, che detto onestamente non allunga poi di molto i tempi di connessione, di contro garantisce un accoppiamento solido e inamovibile.

Pulsante a riposo Pulsante azionato
Contatto N.C.

Contatto N.C.

Contatto aperto

Contatto aperto

Sovrapposizioni affidabili

Sovrapposizioni affidabili

Constatato personalmente che anche il posizionamento di tre o quattro contatti a ridosso non pregiudica il corretto funzionamento delle commutazioni.
Le teste delle viti di bloccaggio come si intravede in figura sono a loro volta dotate di un foro filettato per consentire l'aggancio sovrapposto di più contatti.

E tre!

E tre!

Particolare dell

Particolare dell'innesto

Klockner Moeller A600 P300

Moeller A600 P300

Moeller A600 P300

Anche qui siamo su dispositivi di una certa età. (Klockner) Moeller tuttavia non ha bisogno di presentazioni per quanto riguarda la componentistica industriale.
Mi sono trovato diverse volte a reimpiegare questi moduli, soprattutto pulsanti e selettori. Ergonomia da favola, affidabilità degna del marchio.

Ghiera a vite

Ghiera a vite

Bloccaggio

Bloccaggio

A differenza delle altre ghiere fin qui viste, Moeller prevedeva una doppia ghiera, la prima si avvitava direttamente sull'operatore (qui vediamo un pulsante comprensivo di targa identificativa) bloccandolo al pannello di installazione.
La ghiera porta contatti viene installata successivamente.

Aggancio ghiera porta contatti

Aggancio ghiera porta contatti

Aggancio ghiera porta contatti

Aggancio ghiera porta contatti

La ghiera porta contatti si innesta con un clic.

Sgancio ghiera porta contatti

Sgancio ghiera porta contatti

Per sganciare la ghiera, fare leva sull'anello con un cacciavite come in figura.

Contatti

Contatti

Aggancio contatto inferiore

Aggancio contatto inferiore

Aggancio contatto superiore

Aggancio contatto superiore

Contatti affiancati

Contatti affiancati

Una pecca tuttavia si riesce a trovarla. In questa serie, i blocchi contatti non sono sovrapponibili.

Telemecanique ZBE - ZBV

Telemecanique ZBE

Telemecanique ZBE

Questi che io ricordi, sono gli ultimi dispositivi che abbia utilizzato in stabilimento. Rispecchiano in pieno lo standard Telemecanique e ahimè costano un patrimonio, ma il gioco vale la candela, sono componenti efficienti, robusti, affidabili e pure belli a vedersi (soprattutto le gemme).
La ghiera blocca gli operatori al pannello con una sola vite centrale, mentre i contatti, che permettono tranquillamente la sovrapponibilità senza rischi di mancate commutazioni, sono dotati di un aggancio plastico (dente) e di un aggancio metallico a cursore (arpione). Inutile dire di più, provare per credere.

Ghiera

Ghiera

Connessione

Connessione

Connessione

Connessione

Il dentello nero (a forma di L capovolta) visibile nella parte superiore della ghiera e` dotato di una molla che consente il bloccaggio e lo sbloccaggio dell'operatore sulla ghiera.

Sgancio operatore

Sgancio operatore

Come sempre, con un cacciavite a taglio, ma anche e più semplicemente con un unghia e` possibile sganciare in un attimo l'operatore.

Contatti

Contatti

Aggancio inferiore del contatto

Aggancio inferiore del contatto

Aggancio superiore del contatto

Aggancio superiore del contatto

Sgancio contatti

Sgancio contatti

Sovrapposizioni

Sovrapposizioni

E anche con tre blocchi sovrapposti...

Pulsante a riposo Pulsante azionato
Contatto N.C.

Contatto N.C.

Contatti commutati

Contatti commutati

Contatti affiancati

Contatti affiancati


ZBV

Unità di segnalazione con porta lampada centrale.

Gemma

Gemma

Contatti

Contatti

Concludendo

Nessuna pretesa di una recensione seria ne` completa, punti di vista, pareri personali di chi ha utilizzato i sopra esposti dispositivi. Nessuna volontà di denigrare ne` celebrare un produttore piuttosto che un altro.
Come si suol dire, tanto per parlare.

Documentazione consultata

Cataloghi tecnici Telemecanique, Lovato electric, Schneider, Moeller.
"Equipaggiamento elettrico delle macchine" ed. TNE
EN 60204-1, EN 60073

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Commenti e note

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di ,

Dovresti venire nell'istituto dove vado a scuola io a spiegare e a far toccare con mano la vera automazione. Complimenti!!

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di ,

Complimenti per l'articolo dovresti andare per istituti tecnici, professionali e anche università a far toccare con mano.

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di ,

Giusto stamattina ho avuto modo di mettere mano su quadro equipaggiato tutto con componenti ABB (pulsanteria,contattori ,ecc.) e a dire il vero la qualità dei pulsanti non è che mi abbia entusiasmato ,in particolare il fissaggio della ghiera portacontatti ,a mio parere non lo trovo molto stabile.

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di ,

E' un valido supporto didattico per studenti perchè fa loro assumere la forma mentis del "Perchè questo e non quell'altro?". Per i colori delle gemme è facile per uno studente porsi la domanda "Che colore usare" ma non credo che abbia i riflessi pronti nel decidere quale pulsante usare. A prima vista sembra che un pulsnate rientrato ed uno a sbalzo siano la stessa cosa, questione di estetica, invece non lo è. E se uno studente viene messo in condizione di porsi delle domande sulle lievi differenze di un pulsante lo farà anche per gli altri dispositivi: perchè uno è siglato A e l'altro B? Perchè uno a due moduli e l'altro a 4? La forma mentis si forma con argomenti didattci come questi. Almeno io la vedo così.

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di ,

Ho cercato di mettere qualche info in più rispetto alla prima pubblicazione.

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di ,

Grande Attilio, grazie della tua continua partecipazione al Forum. Le tue pillole di esperienza lavorative fanno ricordare al sottoscritto tutti questi materiale utilizzati nelle industrie conserviere molto presenti nelle mie zone.

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di ,

Grazie Attilio ! Per chi, come me, ha visto solo equazioni e mai i componenti dal vivo, questo è grasso che cola ...(esspressione infelice), meglio dire oro colato. Tanto che mi è servito per una riparazione del forno :-)

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di ,

Grande Attilio,come sempre preciso ordinato,e preparato sull'argomento!

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di ,

marco76, rrobbbbusto non e` onomatopeico? :) No vabbe` credo di aver corretto, ma potrebbe essermi sfuggito qualcosa (sai il dopo pranzo). mk66 grazie, se vuoi un selettore a chiace (non inserito nell'articolo) mi pare di avercelo :)

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di ,

Bello questo articolo :D Avessi anch'io sottomano prodotti Lovato e Telemecanique, al posto di quelle porcherie cino-uzbeke che usano qua le imprese (spacciandole per ungheresi, in modo da farle accettare piu' facilmente a noi "mangiarane" occidentali...) che si spaccano in fase di montaggio e dove vogliono creare artifici assurdi ai limiti della fantascienza quando si richiedono prodotti impossibili da reperire nel catalogo, come il "fantomatico" selettore a 2 posizioni (on-off) con chiave di blocco... prodotto praticamente sconosciuto... :)

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di ,

bellissimo articolo anche per me che di automazione ne capisco poco. p.s. robusto con una b

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di ,

No e` una Sony di quattro o cinque anni fa, ma non sono mai riuscito ad usarla bene (oppure fa proprio schifo lei), nonostante abbia smanettato vari settaggi. Non ho badato a fare "buone" foto -con la luce di oggi pomeriggio era impossibile- piuttosto speravo che si capisse qualcosa :)

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di ,

No no, dico seriamente. Insomma ... macro, particolari ... mi è sembrato. Poi, per carità, potrei sbagliarmi. Magari le hai fatte con il telefonino.

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di ,

Urca! Sono venute così male? - era pomeriggio e non avevo buona luce :(

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di ,

Macchina fotografica nuova? :D

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di ,

Grazie Elio. Piero, non e` che l'ho dimenticata la Rafi, e` che purtroppo non l'ho mai utilizzata (solo vista di sfuggita) anche se mi aveva dato le stesse impressioni che mi hai dato tu a parole ora.

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di ,

ottimo articolo solo che secondo me hai dimenticato la migliore di tutte, Rafix22 e' completa negli attuatori e' robusta e' bella dispone di tutto contatti uscite logiche a basso livello si integra usando con i suoi comandi elementi finali della festo diventando pneumatica e della samsomatic diventando fuidica finora e' la migliore in assoluto che ho trovato

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di ,

Bravo Attilio come sempre d'altronde . Vedo che la pensiamo esattamente allo stesso modo,riguardo alla ZB2 ho visto che i cinesi la costruiscono tale e quale (almeno esteticamente) a quella originale mandata in pensione.

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