Integrazione dei sensori di pressione in un PLC

La realizzazione di un classico loop di corrente per il rilevamento dei segnali provenienti da un sensore può rivelarsi una questione particolarmente insidiosa, soprattutto quando non si tratta soltanto di trasmettere un segnale al PLC, ma è necessario anche integrare un indicatore locale e installare l’intero circuito in un’area potenzialmente esplosiva. In quest’articolo sono illustrate le possibili soluzioni tramite l’esempio di un’applicazione con sensori di pressione a sicurezza intrinseca e con segnale di uscita a 4…20 mA, comunemente utilizzato in molti settori industriali.

Nella progettazione dei loop di corrente si verifica spesso confusione dovuta alla non applicazione delle tecniche di base. Ecco un esempio: quando si collegano i sensori al PLC solitamente viene utilizzata una configurazione a filo singolo. In questo modo un sensore a tre fili è collegato a un’alimentazione esterna e quindi collegato al PLC tramite un filo aggiuntivo. Il sistema, tuttavia, funziona solo perché entrambi gli elementi sono collegati alla stessa alimentazione: un dettaglio importante che è spesso dimenticato. Questo è evidente nel caso in cui in sensore a due fili deve essere collegato a un’uscita 4 … 20 mA: sono disponibili tre fili, ma il sensore ne ha solamente due. In questo caso, una chiara assegnazione e il relativo cablaggio dei fili per l’alimentazione e il segnale possono non essere così semplici.

Integrazione aggiuntiva di un indicatore locale in un PLC

Integrazione dei sensori di pressione in un PLC

La complessità aumenta quando nel circuito occorre integrare anche un indicatore digitale per la visualizzazione locale della misura (nel nostro esempio si tratta di un indicatore alimentato dal loop di corrente). E’ generalmente inteso che un sensore converta la pressione misurata in un valore di corrente solitamente trasmesso con 4 mA per pressione 0 bar e con 20 mA per il fondo scala del sensore. I valori intermedi sono proporzionali. Per leggere localmente la misura, l’indicatore digitale (nel caso più semplice) è integrato direttamente nel loop di corrente e da esso alimentato.

Poiché l’indicatore digitale e il sensore di pressione sono collegati nel circuito in serie, occorre controllare che il PLC possa fornire sufficiente energia. Secondo il costruttore, le informazioni sono nascoste dietro un’ampia serie di termini che si trovano nelle schede tecniche di ogni singolo componente. Gli utilizzatori devono controllare scrupolosamente la compatibilità dei dati funzionali in modo che il sensore, l’indicatore e l’elaborazione del segnale automatica all’interno del PLC siano in grado di funzionare correttamente. Per via del collegamento in serie e, come nell’esempio, del tipo di segnale 4 … 20 mA, la tensione del PLC a 20 mA deve essere uguale alla somma delle due tensioni minime di funzionamento del sensore e dell’indicatore. Solo allora il segnale può utilizzare anche il campo scala pieno 4 … 20 mA. Una tensione del PLC troppo bassa si dovrebbe notare con un aumento del valore di pressione iniziale: anche alla pressione più elevata, non si dovrebbe arrivare a 20 mA e pertanto un sistema da 100 bar, ad esempio, potrebbe mostrare al massimo un valore di 85 bar.

Alcuni costruttori hanno riconosciuto questa complessità di dati e quindi specificano in aggiunta il “carico” (ad esempio la resistenza) che rappresenta il loro strumento. Il loop di corrente lavora correttamente quando la somma delle resistenze del sensore e dell’indicatore è più piccola del carico massimo ammesso dalle schede d’ingresso del PLC.

Nota
Per ulteriori informazioni sui sensori di pressione e pressostati elettronici consulta il sito WIKA. Per ogni necessità nella scelta della soluzione più adatta di strumenti a commutazione per la misura di pressione, temperatura o livello non esistare a contattarci: saremo lieti di assisterti.