Un Caso Reale sull’Integrazione di Sensori a 3 Fili, PLC e Automazione degli Stampi
L’integrazione dei cilindri idraulici con il sistema di controllo della macchina rappresenta uno degli aspetti più importanti nella progettazione di uno stampo moderno.
Oggi la maggior parte dei cilindri idraulici destinati agli stampi è equipaggiata con sensori di posizione elettronici che permettono al PLC di conoscere in ogni momento la posizione del pistone.
Il problema nasce quando il PLC della macchina non dispone del numero necessario di ingressi oppure non è predisposto per gestire sensori elettronici a tre fili.
In queste situazioni molti tecnici pensano immediatamente di sostituire i sensori o addirittura i cilindri.
Nella maggior parte dei casi, invece, il problema riguarda semplicemente la compatibilità tra il sistema di automazione della macchina e il tipo di sensore installato.
Questo caso reale mostra come il Reparto Tecnico Vega abbia risolto il problema di un cliente che doveva collegare quattro cilindri idraulici equipaggiati con sensori elettronici, individuando la soluzione più adatta in funzione delle caratteristiche del PLC.
Il Problema del Cliente
Un costruttore di stampi utilizzava quattro cilindri idraulici V260CF equipaggiati con sensori elettronici MSJ a tre fili.
Durante il collegamento alla macchina emerse un problema.
Il PLC non consentiva di collegare direttamente tutti i sensori e il cliente chiedeva come fosse possibile trasformare il collegamento dei quattro sensori in una configurazione compatibile con il sistema di controllo esistente.
Come Funzionano i Sensori Elettronici a Tre Fili
A differenza dei tradizionali contatti meccanici, un sensore elettronico necessita di tre collegamenti:
- alimentazione +24 VDC;
- riferimento 0 Volt;
- uscita del segnale.
Questa soluzione offre numerosi vantaggi:
- maggiore affidabilità;
- migliore immunità ai disturbi elettrici;
- elevata precisione di commutazione;
- maggiore durata nel tempo.
Affinché il sistema funzioni correttamente, però, anche il PLC deve essere predisposto per ricevere questo tipo di segnale.
La Prima Verifica da Effettuare
Il Reparto Tecnico Vega non consigliò immediatamente di modificare i sensori.
La prima operazione suggerita fu quella di verificare le predisposizioni elettriche presenti nella morsettiera della macchina.
In particolare era necessario verificare la disponibilità di:
- +24 VDC;
- 0 Volt;
- segnale cilindro avanzato;
- segnale cilindro arretrato.
Se queste connessioni sono presenti, nella maggior parte dei casi è possibile collegare correttamente anche più cilindri senza modificare il sistema di automazione.
Questa è una delle regole fondamentali della progettazione elettrica:
Prima si verifica la compatibilità del PLC, poi si interviene sull’hardware.
Collegare Più Cilindri con una Logica in Serie
Una volta verificata la compatibilità del PLC, il Reparto Tecnico Vega spiegò che era possibile utilizzare uno schema di collegamento in serie.
Lo stesso principio utilizzato per collegare due cilindri può essere esteso anche a quattro cilindri installati sullo stesso stampo.
Questo approccio consente di:
- ridurre il numero di collegamenti;
- semplificare il cablaggio;
- diminuire il numero di ingressi PLC necessari;
- facilitare le operazioni di manutenzione.
Negli stampi complessi, dove possono essere presenti numerosi movimenti idraulici, una corretta progettazione del cablaggio diventa tanto importante quanto il dimensionamento dei cilindri.
Quando Conviene Utilizzare una Centralina di Collegamento
Non tutti i PLC consentono di gestire direttamente numerosi sensori elettronici.
Per questo motivo il Reparto Tecnico Vega propose come alternativa l’utilizzo della centralina di collegamento SIM08.
La SIM08 permette di raccogliere i segnali provenienti da più sensori e di semplificare notevolmente il collegamento tra i cilindri idraulici e il PLC della macchina.
Oltre a ridurre il tempo necessario per il cablaggio, questa soluzione facilita anche eventuali interventi di assistenza e manutenzione.
Quando i Sensori Elettronici Non Sono Compatibili
Esistono ancora numerose presse equipaggiate con sistemi di controllo progettati esclusivamente per sensori meccanici.
In questi casi il collegamento dei sensori elettronici a tre fili può non essere possibile.
Piuttosto che modificare l’intero quadro elettrico, il Reparto Tecnico Vega suggerì una soluzione molto più semplice:
sostituire i sensori elettronici MSJ con i corrispondenti sensori meccanici MSK, pienamente compatibili con PLC meno evoluti.
In molti casi questa rappresenta la soluzione più economica e veloce.
Il Sensore Giusto Non Basta
Un errore molto frequente consiste nello scegliere il sensore senza considerare il sistema di automazione.
Una corretta integrazione richiede che siano compatibili tra loro:
- cilindro idraulico;
- sensore di posizione;
- PLC;
- tensione di alimentazione;
- schema elettrico;
- logica di controllo della macchina.
L’affidabilità dell’intero sistema dipende dalla compatibilità di tutti questi elementi.
Lezioni Apprese
Questo caso dimostra alcuni principi fondamentali dell’automazione industriale.
Prima di sostituire componenti è sempre opportuno verificare:
- il tipo di ingressi disponibili nel PLC;
- la tensione di alimentazione;
- il numero di segnali richiesti;
- la possibilità di utilizzare collegamenti in serie;
- l’opportunità di adottare una centralina dedicata come la SIM08;
- la compatibilità tra sensori elettronici e sensori meccanici.
Una corretta progettazione elettrica consente di ridurre tempi di installazione, costi di manutenzione e probabilità di guasti.
Conclusioni
Il collegamento di più sensori di posizione non è semplicemente un problema di cablaggio.
È un problema di integrazione tra cilindri idraulici, sensori e sistema di automazione.
In questo caso il Reparto Tecnico Vega ha individuato la soluzione partendo dall’analisi delle predisposizioni del PLC e proponendo, a seconda delle caratteristiche della macchina, tre possibili alternative: collegamento in serie, utilizzo della centralina SIM08 oppure sostituzione dei sensori elettronici con la versione meccanica MSK.
La lezione più importante è semplice:
Un impianto affidabile nasce dalla perfetta compatibilità tra cilindro idraulico, sensore di posizione e PLC.
Approfondimenti Tecnici
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