Un relè di interposizione è un piccolo componente con un’importante funzione a livello di sistema. Consente a un canale PLC o DCS di comandare un circuito di campo senza costringere direttamente l’uscita del controllore a gestire il carico di campo. Il relè offre inoltre ai tecnici un punto di separazione visibile e sostituibile tra domini di tensione.

Questo punto di separazione è importante quando un’uscita a 24 V CC deve azionare un solenoide, un contattore o un circuito di allarme a 120 V CA. È utile anche quando un circuito d’ingresso richiede lo stato tramite contatto pulito da apparecchiature alimentate a un’altra tensione. Il relè non sostituisce il coordinamento delle protezioni, ma può limitare il modo in cui un guasto sul lato campo si propaga verso un modulo I/O.

Cosa cambia effettivamente il relè

La bobina e i contatti svolgono funzioni elettriche diverse. Il controllore eccita la bobina. I contatti collegati meccanicamente aprono o chiudono quindi un circuito separato. La tensione della bobina, la tensione dei contatti e la corrente dei contatti richiedono pertanto verifiche indipendenti.

Un relè a più contatti può fornire percorsi separati per comando, indicazione o consenso, in base ai valori nominali dei contatti e alla progettazione del circuito.

La separazione galvanica è utile, ma i suoi limiti sono definiti dalla scheda tecnica del relè. Gli ingegneri devono verificare la tensione nominale d’isolamento, il livello di tenuta all’impulso, il grado d’inquinamento e la categoria di sovratensione applicabile. Un modulo relè compatto può includere un indicatore d’ingresso e una rete di soppressione, ma queste caratteristiche non rendono ogni contatto adatto a qualsiasi carico.

Abbinare la bobina all’uscita

Iniziare dal tipo di uscita del controllore. Un’uscita a transistor di tipo source, un’uscita a transistor di tipo sink e un’uscita a relè impongono regole di cablaggio diverse. Verificare la tensione nominale della bobina, la tensione di eccitazione, il comportamento alla diseccitazione, la corrente della bobina a regime e la polarità. Una bobina CC con diodo interno è sensibile alla polarità.

L’uscita PLC deve gestire la corrente di spunto e la corrente continua della bobina nell’intero intervallo di tolleranza dell’alimentazione. Quando molti relè si eccitano contemporaneamente, verificare il limite di corrente del gruppo e il morsetto comune. Calcolare inoltre il calore nel quadro, invece di considerare trascurabile ogni singola bobina.

La configurazione dei contatti e il valore nominale del carico devono essere verificati separatamente dalle specifiche della bobina.

Abbinare i contatti al carico reale

Un valore nominale dei contatti indicato per un carico resistivo non copre automaticamente la bobina di un solenoide o di un contattore. I carichi induttivi possono assorbire una corrente di spunto e generare una tensione elevata quando vengono disinseriti. L’interruzione in CC è spesso più impegnativa di quella in CA, perché l’arco non presenta uno zero naturale della corrente.

Selezionare i contatti in base alla categoria d’impiego, alla tensione del carico, alla corrente continua, alla corrente di spunto, alla frequenza di commutazione e alla durata prevista. Anche correnti di segnale molto ridotte possono creare problemi, perché le pellicole di ossido possono impedire una conduzione costante. Per i circuiti di stato a basso livello, i contatti placcati in oro o un relè di segnale possono essere più adatti.

Consulta la collezione di relè del negozio per confrontare i fattori di forma sostitutivi, quindi verifica la scheda tecnica del produttore rispetto al circuito.

La soppressione fa parte del circuito

Un diodo di ricircolo collegato ai capi di una bobina CC riduce il picco al disinserimento, ma rallenta il collasso del campo magnetico e può ritardare il rilascio dei contatti. Una rete con Zener può consentire un rilascio più rapido limitando comunque la tensione. Le bobine CA utilizzano generalmente uno snubber RC o un varistore selezionato per il circuito.

Posizionare la soppressione vicino alla sorgente induttiva. Conduttori lunghi tra il carico e il soppressore espongono comunque il cablaggio a un transitorio. I soppressori possono guastarsi in cortocircuito o deteriorarsi dopo sovratensioni ripetute, quindi il piano di manutenzione deve includerli.

I moduli su guida DIN semplificano la sostituzione, ma la numerazione dei morsetti e la soppressione interna devono essere confermate prima della sostituzione.

Progettazione degli ingressi e delle uscite

Per un’uscita digitale, il relè può consentire a un canale PLC a bassa tensione di commutare un’alimentazione di campo separata. Per un ingresso digitale, un relè alimentato dal campo può fornire un contatto pulito all’alimentazione dell’ingresso. In entrambi i casi, documentare quale lato fornisce la tensione di polarizzazione e proteggere adeguatamente ciascuna alimentazione con un fusibile.

Il contatto del relè trasferisce lo stato senza collegare direttamente i due domini di tensione di controllo.

Non dare per scontato che un relè crei una funzione di sicurezza. Le funzioni di sicurezza richiedono un’architettura, diagnostica, componenti e validazione adeguati. Un relè di interposizione standard può supportare il normale isolamento o l’adattamento del carico, ma non è automaticamente un relè di sicurezza.

Messa in servizio e ricerca dei guasti

Prima di alimentare il circuito, controllare la resistenza della bobina, la polarità dell’alimentazione, la numerazione dei morsetti, lo stato dei contatti e i dispositivi di protezione. Durante la messa in servizio, comandare l’uscita e misurare la tensione su entrambi i lati del relè. Un indicatore luminoso della bobina non dimostra che i contatti abbiano cambiato stato.

Tra gli indizi utili di guasto rientrano una bobina comandata che non si eccita, il ronzio causato da bassa tensione, contatti incollati, temperatura eccessiva o un ingresso che cambia quando commutano carichi induttivi adiacenti. Registrare nel controllore i comandi di uscita e i segnali di feedback. Un temporizzatore di mancata corrispondenza può trasformare un guasto silenzioso del relè in una diagnosi chiara.

Per le sostituzioni sul lato controllore, la collezione di sistemi PLC e PAC offre un percorso di catalogo correlato. La decisione ingegneristica dovrebbe comunque partire dalle specifiche I/O originali.

Prospettiva ingegneristica

I relè di interposizione restano preziosi perché rendono espliciti i confini elettrici. Il loro principale vantaggio è la manutenibilità: un tecnico può verificare il circuito della bobina, il circuito dei contatti e il carico di campo come domini di guasto separati. Questo vantaggio scompare quando i valori nominali, la soppressione e la documentazione vengono trattati come aspetti secondari.