Affrontare le sfide insite nel controllo delle EMI e nella sicurezza per i pannelli di controllo industriali compatti

I progettisti di pannelli di controllo per reti industriali devono affrontare sfide non da poco per gestire le interferenze elettromagnetiche (EMI) e garantire la sicurezza degli operatori in installazioni sempre più compatte. Ciò richiede un'attenta pianificazione e selezione dei componenti per bilanciare l'ingombro compatto con le esigenze operative e i requisiti normativi.

La sicurezza è un requisito imprescindibile. Tuttavia, i requisiti di sicurezza dei pannelli di controllo possono variare a seconda della posizione all'interno di una rete industriale. Gli ambienti pericolosi hanno esigenze di sicurezza più severe rispetto a luoghi più tranquilli. Ciò impone ai progettisti di rete l'implementazione di una serie di soluzioni di sicurezza diverse.

Allo stesso modo, per quanto riguarda la robustezza ambientale e il controllo delle EMI, i dispositivi devono essere specificati e selezionati in base a classificazioni che tengano conto degli attributi meccanici, di ingresso, climatici/chimici ed elettromagnetici (M.I.C.E.), nell'ottica delle specifiche esigenze delle singole installazioni. Ciò include soluzioni per il cablaggio del pannello di controllo, come i condotti, che proteggono i cavi sensibili dalle emissioni di rumore e riducono il rumore fino a 20 dB, oltre a ridurre la tensione di rumore del 90%.

Esistono anche diversi livelli di protezione dalle infiltrazioni (gradi IP) richiesti per le varie installazioni. Le luci a LED compatte sono spesso incluse per l'illuminazione generale e per indicare chiaramente agli operatori lo stato delle macchine e dei pannelli di controllo.

Questo articolo esamina vari prodotti per pannelli di controllo di Panduit e Banner Engineering, sia interni che esterni al pannello di controllo, che i progettisti possono utilizzare per ottimizzare le configurazioni, ridurre al minimo le dimensioni e semplificare l'integrazione dei pannelli senza comprometterne le prestazioni.

I progettisti di reti richiedono una serie di soluzioni di sicurezza. I controller di sicurezza SC10 e XS26-2 di Banner Engineering soddisfano entrambi i requisiti delle norme ISO 13849-1 e IEC 61508, supportando le funzioni di sicurezza nei sistemi industriali programmabili. Sono inoltre ottimizzati per diversi tipi di applicazioni.

Alcune importanti differenze tra i controller di sicurezza SC10 e XS26-2 sono la scalabilità, il numero di punti I/O e le opzioni di comunicazione. SC10 è un dispositivo compatto ed economico ideale per le applicazioni più piccole, mentre XS26-2 è un sistema espandibile per la protezione di macchine più complesse e degli operatori.

I controller di sicurezza compatti serie SC10 sono progettati per sostituire due o più moduli relè di sicurezza in spazi angusti. Pur essendo piccoli, sono potenti in termini di capacità. La diagnostica in serie (ISD) fornisce dati dettagliati sullo stato e sulle prestazioni di un massimo di 70 dispositivi di sicurezza collegati. I dati sono accessibili tramite un'interfaccia uomo-macchina (HMI), un controller a logica programmabile (PLC) e altri dispositivi simili, ma possono anche essere inviati al cloud.

I controller SC10 sono altamente flessibili e supportano un'ampia gamma di dispositivi di sicurezza. L'interfaccia di programmazione a icone, con configurazione drag-and-drop su PC, velocizza la configurazione e la gestione continua. Possono anche essere configurati e programmati senza PC, utilizzando una scheda di memoria esterna.

Dispongono di ampi I/O, tra cui due uscite a relè di sicurezza da 6 A ciascuna, con tre serie di contatti normalmente aperti (NA) a controllo indipendente. I dieci ingressi ne includono quattro configurabili come uscite non sicure. La funzione di ottimizzazione automatica dei terminali (ATO) di Banner consente agli utenti di convertire gli ingressi standard in uscite non sicure o viceversa, aumentando il numero di ingressi disponibili da 10 a 14.

La connettività è un altro punto di forza dei controller SC10. L'interfaccia Industrial Ethernet può supportare 256 uscite di stato virtuali non sicure e 80 ingressi virtuali non sicuri. Questi controller di sicurezza offrono anche i protocolli Ethernet/IP, PROFINET e Modbus/TCP per il collegamento a un'ampia gamma di dispositivi.

Figura 1: Il controller di sicurezza SC10-2ROE offre 10 ingressi di sicurezza configurabili, due uscite a relè di sicurezza a 3 canali da 6 A e supporta ISD per i dati di stato e di errore in tempo reale. (Immagine per gentile concessione di DigiKey)

Per installazioni più complesse che richiedono un numero maggiore di I/O, i progettisti possono optare per i controller di sicurezza espandibili serie SX26-2 di Banner, che hanno molte delle stesse caratteristiche di base della serie SC10 e supportano una gamma più ampia di protocolli di comunicazione Industrial Ethernet, tra cui EtherCAT, EtherNet/IP, Modbus/TCP, comandi di comunicazione per controller programmabili (PCCC) e PROFINET.

Il controller SX26-2 di base può essere collegato a un massimo di otto moduli di espansione I/O, per adattarsi ad applicazioni più grandi e complesse via via che aumentano i requisiti di nuovi macchinari o di automazione. Oltre a supportare la connettività a un PC, questi controller sono dotati di un display integrato per il monitoraggio in tempo reale dello stato degli I/O, una caratteristica fondamentale nelle reti di controllo complesse.

Controllo dell'accesso all'armadio

Una volta che una rete di controllo industriale è attiva e funzionante, può essere talvolta necessario accedere ai dispositivi all'interno dell'armadio di controllo. Panduit offre due opzioni per i progettisti di reti industriali: le porte di accesso dati che supportano le connessioni esterne ai dispositivi all'interno dell'armadio e i dispositivi cacciavite cercafase VeriSafe (AVT e AVT2) che automatizzano e semplificano la verifica dell'assenza di tensione (Figura 2) prima di aprire l'armadio.

Figura 2: VeriSafe ATV2 di Panduit è adatto alle aree pericolose di Classe 1/Divisione 2, in quanto privo di cacciaviti cercafase. (Immagine per gentile concessione di DigiKey)

Le porte di accesso ai dati consentono ai tecnici dell'assistenza di connettersi dall'esterno ai dispositivi all'interno dell'armadio di controllo. Il design modulare flessibile consente di intercambiare in qualsiasi momento prese RJ45, interruttori, porte USB e altri connettori. Tutti soddisfano numerosi standard, tra cui UL, CSA e NEMA, e sono conformi al grado IP65 definito dalla norma IEC 60529.

I cacciaviti cercafase VeriSafe garantiscono la sicurezza dei tecnici quando è necessario intervenire sui dispositivi all'interno di un armadio di controllo. Un pulsante illuminato indica visivamente quando l'apertura dell'armadio è sicura. Il sistema soddisfa gli standard ISA 12.12.01 e CSA C22.2 No. 213, nonché i requisiti di affidabilità SIL 3, in conformità alla norma IEC 61508.

M.I.C.E. e EMI sulla rete

Panduit offre numerosi componenti di rete industriali che soddisfano i requisiti delle linee guida TIA-1005-A M.I.C.E. e i vari gradi di protezione IP per luoghi diversi. Esempi di prodotti di Panduit classificati M.I.C.E. includono cavi assemblati M12 Cat 5e e Cat 6A, involucri per zone di rete preconfigurate con varie opzioni di Ethernet, fibra, alimentazione e raffreddamento, gruppi di continuità industriali con potenza fino a 100 W e connettori modulari e adattatori.

Le soluzioni di cablaggio nei pannelli per il controllo delle EMI sono un aspetto essenziale della progettazione e dell'installazione degli armadi di controllo industriali. Panduit offre una serie di canaline portacavi e schermature:

• Le canaline portacavi per guida DIN Panduct PanelMax sono compatibili con guide standard da 35 o 15 mm.
• Le canaline portacavi angolari Panduct PanelMax sfruttano lo spazio verticale d'angolo altrimenti inutilizzato negli armadi, riducendo l'ingombro complessivo del cablaggio.
• Le canaline portacavi schermate Panduct PanelMax sono disponibili nelle altezze di 50,8 mm, 76,2 mm e 102 mm per soddisfare le diverse esigenze di cablaggio. Il coperchio incernierato rimane fissato durante la manutenzione e gli aggiornamenti, evitando che vada perso e fungendo da ripiano per facilitare il cablaggio. Il modello DRD22LG6 è alto 50,8 mm (Figura 3).
• Lo schermo antirumore Panduct PanelMax, come il modello SD2EMI alto 50,8 mm, può essere utilizzato separatamente o montato all'interno di una canalina portacavi e riduce il rumore fino a 20 dB e la tensione di rumore del 90% (fino a 152 mm di spazio aereo).

Figura 3: Le canaline portacavi schermate Panduct PanelMax offrono una schermatura EMI efficace alle applicazioni sensibili. (Immagine per gentile concessione di DigiKey)

Monitoraggio della temperatura e dell'umidità interna

Il monitoraggio delle condizioni di temperatura e umidità nello spazio interno di un armadio di controllo o di una macchina può essere complicato. Tuttavia, è essenziale per mantenere elevati i livelli di affidabilità. Il sensore compatto S15S IO-Link di Banner Engineering soddisfa questa esigenza e aggiunge il monitoraggio del punto di rugiada alla temperatura e all'umidità.

S15S utilizza le informazioni dei sensori di temperatura e umidità per calcolare il punto di rugiada. Il suo design compatto e la connettività IO-Link lo rendono adatto all'installazione in armadi di controllo o macchine dense.

Gli utenti possono selezionare punti dati specifici per la temperatura, l'umidità e il punto di rugiada riportati dal sensore. I parametri del dispositivo possono essere regolati al volo per supportare prodotti o condizioni operative diverse. Le funzionalità diagnostiche integrate comprendono lo stato del dispositivo, gli avvisi e gli errori.

Illuminazione + indicazione

L'illuminazione può essere un aspetto poco apprezzato e quindi sottoutilizzato nella progettazione di macchine industriali. Se correttamente integrati, i LED possono fornire l'illuminazione dell'area di lavoro, indicatori di prestazioni a più colori e avvisi.

Un unico dispositivo di illuminazione polivalente può far risparmiare spazio e migliorare la gestione visiva della rete. Alcune unità di illuminazione a LED multicolore sono flessibili e possono essere installate su superfici curve. Banner offre migliaia di opzioni di illuminazione, dando ai progettisti una grande libertà di personalizzazione e di miglioramento dell'estetica e delle prestazioni visive della macchina.

Alcune delle numerose opzioni includono torrette luminose multicolore, luci con interruttori a pulsante integrati che si accendono in colori diversi per indicare i diversi stati del sistema e luci con display segmentati integrati per quantificare importanti parametri prestazionali. Altre opzioni includono luci di lavoro con barre a LED serie WLS27, che fungono da luce da lavoro bianca e luce multicolore per l'indicazione dello stato e le stringhe flessibili di luci multicolori WLF12 Pro, che possono essere montate su superfici curve (Figura 4).

Figura 4: Un esempio delle migliaia di soluzioni di illuminazione industriale e di indicatori offerti da Banner Engineering. (Immagine per gentile concessione di Banner Engineering)

Conclusione

Sfruttando l'offerta completa combinata dei prodotti di Banner Engineering e Panduit, i progettisti di reti industriali possono sviluppare pannelli di controllo, reti industriali e macchine compatte e ad alte prestazioni. Che si tratti di sicurezza dell'operatore o delle macchine, controllo delle EMI, gestione visiva della rete, monitoraggio ambientale o altre funzioni, i progettisti di reti industriali possono contare sulle soluzioni di Banner Engineering e Panduit disponibili presso DigiKey.

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