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Capitolo 5
SCHEMI ELETTRICI
Dopo aver individuato la strumentazione siamo passati alla progettazione degli schemi elettrici che rappresentano uno strumento essenziale sia per la parte impiantistica che per la programmazione stessa dei sistemi di controllo; in quanto, tramite essi, si definisce il modo di comunicare con i dispositivi presenti sul campo ed il modo in cui essi intervengono nella regolazione del sistema. Inoltre acquisendo i segnali di allarmi provenienti dai contatti ausiliari che vengono generati al verificarsi di un'anomalia è possibile agire in favore della sicurezza dell'impianto stesso.
Gli schemi elettrici saranno usati dal cablatore in fase di realizzazione dell'impianto elettrico ed in momenti successivi dai vari tecnici per la messa in servizio del sistema. Essi saranno fondamentali pure per eventuali future modifiche o integrazioni che si desidera apportare.
5.1 STRUTTURA DELL'IMPIANTO ELETTRICO
Affinché sia possibile comunicare con la strumentazione installata sull'impianto è necessario che ogni singolo dispositivo sia connesso per mezzo di un cavo elettrico, ciò consente di acquisire ed inviare segnali.
Quando il numero dei sensori è rilevante, come accade nell'impianto oggetto di studio, può rappresentare una problematica di non poco conto in quanto l'elevato numero di cavi elettrici può costituire un notevole ingombro all'interno dell'ambiente.
Nell'impianto oggetto di studio, per ovviare al problema sopra citato,sono state utilizzate delle Junction Box, comunemente chiamate JB, che non sono altro che dei quadri elettrici più piccoli ubicati in prossimità delle varie strumentazioni che raccolgono tutti i cavi provenienti dal campo. A sua volta da esse partono dei multicavi, ovvero cavi aventi un numero elevato di conduttori, che portano i suddetti segnali al quadro principale dove si trova il sistema di controllo.In questo modo il numero dei cavi che partono dal quadro principale è notevolmente ridotto.
Per garantire una maggiore sicurezza, visto che ci troviamo in un laboratorio, e ridurre al minimo l'ingombro dovuto alle connessioni elettriche sono state predisposte tutta una serie
di vie cavi, riportate nella figura 5.1, che connettono la sala di controllo con i locali del laboratorio e con l'ambiente esterno.
Le vie cavi sono costituite da canale metalliche che corrono a 4 m dal suolo. In totale le JB utilizzate sono 5:
JBO: ubicata nel locale Officina;
JBL1: ubicata nel locale Laboratorio in prossimità del bruciatore sperimentale;
JBL2: ubicata nel locale Laboratorio e posta vicino al sistema di dosaggio del carburante;
JBE: ubicata all'esterno dell'edificio;
JBA: ubicata nel locale Laboratorio e fissata alla parete in prossimità del rubinetto dell'aria compressa necessaria per il funzionamento degli attuatori pneumatici che pilotano le valvole.
Ognuna delle JB ha il proprio schema elettrico esattamente come accade per il quadro principale.
5.1.1 QUADRO ELETTRICO PRINCIPALE
Il quadro elettrico principale è ubicato nella sala di controllo alle spalle dell'operatore; esso ha il compito di alimentare elettricamente l'intero impianto e di contenere l'unità di controllo, ovvero il PLC.
L'armadio elettrico ha un'altezza di 2m ed una larghezza di 1,2m. Le figure 5.2 e 5.3 riportano rispettivamente il disegno grafico del fronte e del lato quadro e il disegno grafico dell'interno quadro dell'armadio elettrico realizzati con il CAD.
Sul fronte quadro si possono notare due griglie utilizzate dal sistema di raffreddamento per la fuoriuscita dell'aria calda, in alto, e l'ingresso di aria a temperatura ambiente in basso. Inoltre sul quadro è posto il pulsante di emergenza che l'operatore può premere ogniqual volta esso riscontri un'anomalia o una situazione di pericolo, ed il pulsante di ripristino, ovvero quel pulsante che consente di alimentare nuovamente l'impianto una volta assicurati che le condizioni per esercire l'impianto in tutta sicurezza siano state ristabilite.
La figura 5.4 mostra come sono stati disposti e vari dispositivi elettromeccanici all’interno del quadro elettrico, la progettazione al cad ha permesso di ottimizzare la posizione dei vari dispositivi.
Figura 5.4: Immagine dell’effettiva disposizione dei dispositivi all’interno del quadro elettrico
Il software utilizzato per la stesura degli schemi elettrici è IGE-XAO, uno strumento che consente di progettare disegni elettrici in modo rapido ed efficente. In esso sono presenti tutta una serie di librerie che consentono di realizzare diagrammi elettrici dettagliati non solo dal punto di vista dei dispositivi elettromeccanici ma anche da dispositivi elettronici di controllo quali il PLC e le schede per gli I/O. Nel seguito verrano riportati i tipici di collegamento delle parti principali e più significative dell'impianto.
In figura 5.5 è riportato il collegamento del quadro alla linea elettrica presente nel laboratorio, ed il collegamento di due pompe (motori) per mezzo di un inverter.
La figura 5.6 mostra il collegamento del modulo di emergenza che è pilotato direttamente dal fungo di emergenza. La pressione del fungo va ad aprire una serie di interruttori, interni al modulo stesso, operazione che andrà a toglierea l'alimentazione a tutte quelle parti dell'impianto che devono assumere uno "stato di sicurezza".
La figura 5.7 invece mostra il collegamento dei misuratori di portata caratterizzati dalla presenza di un connettore circolare al posto di una classica morsettiera.
Nellafigura 5.8 è riportato il collegamento del PLC mentre nella figura 5.9 è riportato il collegamento delle schede di interfaccia con i sensori analogigi e digitali. Inoltre è riportato un tipico di collegamento di un sensore ad una scheda di ingressi analogici secondo il cosidetto collegamento a due fili.
