25 Comandi elettrici d emergenza 1. Cicli di un solo attuatore Fig. 1. Comando elettrico d emergenza del ciclo A A con arresto e ritorno immediato in posizione di riposo. Un comando d emergenza si deve costruire in modo tale da arrestare la macchina secondo modalità, da stabilire in fase di progettazione, che dipendono da diversi fattori quali il grado di pericolosità per le persone e per le attrezzature, il valore del prodotto in lavorazione, le esigenze di manutenzione, ecc.; pertanto oltre alla tipologia dell arresto devono anche prevedersi le condizioni di ripartenza del ciclo. Nel ciclo di un solo attuatore le specifiche d arresto possono ridursi ai due casi seguenti: fermata della corsa A nella posizione raggiunta con rientro immediato in posizione di riposo, ovvero, se l emergenza viene attivata durante la corsa A e il ciclo è automatico, fermata al termine della corsa di ritorno senza ripresa del ciclo successivo; fermata della sequenza al termine della corsa attiva all istante d invio del segnale d emergenza. Per semplicità consideriamo la situazione in cui sia necessario solo il pulsante d emergenza o d arresto (EM), e non quello di ripristino (REM). Con riferimento al ciclo automatico e all impiego di un distributore di potenza bistabile lo schema è riportato in figura 1: il pulsante d emergenza si comporta esattamente come quello di fine ciclo, tuttavia pur avendo in tal caso lo stesso funzionamento, F C ed EM svolgono in realtà due funzioni completamente diverse e in nessun modo F C potrebbe sostituire EM o viceversa. Lo schema della figura 1 può anche essere ridisegnato come mostra la figura 2, che mette meglio in evidenza come l intero comando sia sottoposto allo stato del pulsante d emergenza. Tale dispositivo deve essere reso stabile da un arresto meccanico, in modo che sia eventualmente possibile intervenire sulla macchina prima della ripartenza. Se le specifiche impongono l impiego del pulsante di ripristino, lo schema della figura 2 si modifica in quello della figura 3. Fig. 2. Fig. 3. Comando d emergenza con pulsanti EM e REM. 136 COMANDI PNEUMATICI ED ELETTROPNEUMATICI
Fig. 4. Comando d emergenza del ciclo A A con arresto al termine della fase attiva. Fig. 5. Comando d emergenza con arresto al termine della fase attiva con pulsanti EM e REM. Per la semplicità del ciclo di un solo attuatore e per le condizioni d arresto realizzate la ripartenza avviene sempre dalla condizione di riposo. Analizziamo ora il secondo tipo di comando, quello con arresto al termine della fase attiva, per il quale valgono le seguenti considerazioni: per fermare il ciclo al termine della corsa d andata il segnale d emergenza deve annullare l effetto del finecorsa a 1 ; ciò si ottiene ponendo in serie con tale finecorsa un contatto NC di EM; per fermare il ciclo al termine della corsa di ritorno il segnale d emergenza deve annullare l autoritenuta del segnale d inizio ciclo I C, ciò si ottiene ponendo in serie con esso un contatto NC di EM. In caso di presenza del solo pulsante d emergenza, lo schema elettropneumatico che ne segue è quello della figura 4. Se si ha necessità di installare anche il pulsante di ripristino il circuito elettrico è invece quello descritto in figura 5. Con i due comandi esaminati è necessario distinguere due situazioni relative alla ripartenza; quando il pulsante di ripristino viene attivato con lo stelo di A bloccato in posizione positiva, si ha il movimento relativo al suo rientro; per far ripartire la macchina è necessario premere il pulsante I C ; se REM è premuto con lo stelo di A bloccato in posizione negativa la sua attivazione non produce alcun movimento e la ripartenza può avvenire agendo sul pulsante I C. 2. Cicli di due o più attuatori Nella maggior parte dei casi il progetto del comando d emergenza per i cicli con due o più attuatori consiste nel realizzare, in base alle specifiche richieste dalla particolare applicazione, una delle seguenti condizioni di funzionamento: COMANDI PNEUMATICI ED ELETTROPNEUMATICI 137
Fig. 6. Blocco di potenza per il ciclo A B A B. Fig. 7. arresto del ciclo al termine della fase in esecuzione all istante di attivazione dell emergenza; arresto immediato del ciclo con ritorno simultaneo di tutti gli attuatori nella posizione di riposo; arresto immediato del ciclo con ritorno degli attuatori alla posizione di riposo secondo una predeterminata sequenza; arresto del ciclo al raggiungimento di una determinata fase. Consideriamo il circuito di potenza della figura 6, costituito da due attuatori lineari A e B comandati tramite distributori bistabili. La sequenza da controllare è la A B A B, mentre il circuito elettrico di base, derivante dall applicazione delle equazioni delle corse: A I C b 0 B a 1 A b 1 B a 0 Fig. 8. Comando elettrico del ciclo A B A B con arresto al termine della fase attiva all istante di azionamento di EM e ripartenza dalla fase successiva a quella d arresto. dedotte dalla tabella del ciclo, è quello disegnato in figura 7, dove si sono supposte le condizioni di ciclo automatico. L arresto del ciclo, al termine della fase in esecuzione all istante di attivazione di EM, si ottiene con un pulsante d emergenza che, togliendo l alimentazione all intero circuito, disattiva contemporaneamente tutte le elettrovalvole. Con lo schema elettrico della figura 8, data la stabilità dei distributori, è facile verificare che il ciclo resta bloccato al termine della fase in cui viene azionato EM; quando invece si disattiva EM, il ciclo riprende dalla fase successiva a quella di arresto, poiché il finecorsa da cui dipende tale fase è azionato, e si blocca con gli attuatori in posizione di riposo, in quanto il contatto I C è aperto. Supponiamo che, per esempio, il ciclo si sia arrestato al termine della seconda fase B, il finecorsa b 1 è azionato, pertanto, alla rimessa sotto tensione 138 COMANDI PNEUMATICI ED ELETTROPNEUMATICI
Fig. 9. Comando elettrico del ciclo A B A B con arresto al termine della fase attiva all istante di azionamento di EM e ripartenza dalla posizione di riposo. Fig. 10. Comando elettrico del ciclo A B A B con arresto immediato e ritorno simultaneo degli attuatori in posizione di riposo. del circuito 4, viene eccitata la bobina A con conseguente rientro in posizione negativa prima dello stelo di A e poi dello stelo di B. Se si preferisce che il ciclo riprenda dalla posizione di riposo si deve predisporre un pulsante di rimessa a zero (RAZ), da attivare assolutamente solo dopo la rimozione delle cause dell emergenza e prima della ripartenza. Una tale soluzione si ottiene con il circuito della figura 9 nel quale è stato aggiunto un secondo contatto, NA, di EM posto in serie con il contatto, anch esso NA, del pulsante RAZ. All attivazione di quest ultimo, attraverso il circuito 6, in fase d emergenza, viene data tensione alle bobine A e B provocando il rientro contemporaneo degli steli di A e di B; resettando il pulsante EM e premendo I C si ottiene la ripartenza del ciclo. In certi casi l arresto del ciclo nella posizione raggiunta potrebbe avere come conseguenza il prolungamento della situazione di pericolo. Per evitare ciò si deve ricorrere all arresto con ritorno immediato e simultaneo di tutti gli attuatori in posizione di riposo, per raggiungere lo scopo è necessario che il pulsante d emergenza, oltre a escludere dall alimentazione tutti i circuiti del comando, metta sotto tensione le elettrovalvole che riportano gli attuatori nella posizione di riposo. Con riferimento allo stesso blocco di potenza e al medesimo ciclo preso in esame nel caso precedente, la soluzione ci viene suggerita dallo schema della figura 10. È infatti sufficiente assegnare le funzioni che in esso sono svolte dal pulsante RAZ direttamente al pulsante EM. Le specifiche d arresto che stiamo esaminando possono ottenersi anche modificando il circuito di potenza, ovvero sostituendo i distributori bistabili con distributori unistabili. In tal caso il ritorno in posizione di riposo è garantito dalle molle COMANDI PNEUMATICI ED ELETTROPNEUMATICI 139
Fig. 11. Comando del ciclo A B A B con arresto immediato e ritorno simultaneo in posizione di riposo. dei distributori, è pertanto sufficiente che il pulsante d emergenza tolga l alimentazione ai circuiti. Lo schema elettropneumatico del comando è quello della figura 11. Il relè ausiliario V memorizza il segnale b 0, che altrimenti, cesserebbe all inizio della seconda fase, il suo reset avviene all attivazione di b 1 al termine della seconda fase. Il relè ausiliario Z serve per memorizzare il segnale a 1, che altrimenti cesserebbe all inizio della terza fase provocando il rientro anticipato dello stelo del cilindro B; il suo reset avviene all attivazione di a 0 al termine dell ultima fase del ciclo. I relè ausiliari Z e Y sono necessari per sostituire i contatti NA con quelli NC rispettivamente per i finecorsa b 1 e a 0. In alcune macchine il ritorno simultaneo di tutti gli attuatori nella posizione di riposo potrebbe essere indesiderato. Per esempio, se un attuatore A blocca un pezzo per una lavorazione di foratura effettuata da un trapano mosso da un attuatore B, e questo ha già iniziato la fase di foratura, qualora il comando d emergenza provocasse il rientro contemporaneo degli steli si avrebbe inevitabilmente la rottura della punta del trapano. In tal caso è necessario che il comando d emergenza attivi una sequenza di ritorno B A, diversa da quella prevista durante il normale funzionamento. La soluzione a questo genere di problemi si ottiene prevedendo, in fase di progettazione, una sequenza di sicurezza in base alla quale effettuare il rientro degli steli nel caso di attivazione dell emergenza, tale sequenza è normalmente svincolata dal ciclo realizzato nella macchina. 140 COMANDI PNEUMATICI ED ELETTROPNEUMATICI
Esempio 1 Consideriamo la macchina, il cui blocco di potenza è quello della figura 12, che lavora in base al ciclo automatico A B C A B C e che deve soddisfare le seguenti specifiche di funzionamento in caso d emergenza se: EM viene attivato durante Fig. 12. Gruppo di potenza per il ciclo A B C A B C. la prima fase, si deve avere il rientro immediato dello stelo di A; EM viene attivato durante la seconda fase, si deve avere il rientro immediato e contemporaneo degli steli di A e di B; EM viene attivato durante la terza fase, il sistema deve tornare in posizione di riposo attraverso la sequenza B C A. Le equazioni delle corse, non essendoci segnali bloccanti, sono direttamente desumibili dalla tabella del ciclo; esse sono pertanto le seguenti: A (I C u) F C c 0 B a 1 C b 1 A c 1 B a 0 C b 0 Fig. 13. Comando del ciclo A B C A B C con sequenza d emergenza. COMANDI PNEUMATICI ED ELETTROPNEUMATICI 141
L inserimento dell emergenza, con ritorno immediato di tutti gli attuatori nelle condizioni di riposo, si ottiene modificando tali equazioni come segue: A EM (I C U) F C c 0 B EM a 1 C EM b 1 A EM c 1 EM c 0 B EM a 0 EM C EM b 0 EM b 0 Lo schema elettrico funzionale che ne discende è disegnato in figura 13, nella quale il relè U effettua l autoritenuta del segnale d inizio ciclo I C, il relè X quella del segnale EM, i relè V e W duplicano i contatti dei finecorsa b 0 e c 0. In alcune circostanze può essere richiesto che il ciclo, in caso d emergenza, sia fermato in uno stato particolare. Facciamo ancora riferimento al blocco di potenza della figura 6 e al ciclo automatico A B A B, ma supponiamo di dover rispettare le seguenti specifiche d emergenza: in caso di attivazione di EM durante la prima fase il ciclo deve proseguire e fermarsi al termine della seconda fase; in caso di attivazione di EM durante la seconda fase il ciclo si deve fermare dopo aver completato la corsa B ; la macchina deve essere riportata in posizione di riposo prima della ripartenza, ovvero in fase di emergenza. Il comando elettrico che realizza le condizioni stabilite è quello disegnato in figura 14. Fig. 14. 142 COMANDI PNEUMATICI ED ELETTROPNEUMATICI