La spinta verso la dezentralizzazione delle architetture di controllo ha reso la gestione dei cablaggi un punto critico nella progettazione di macchine moderne. Attuatori, giunti robotici e celle di produzione modulari richiedono connessioni multiple per potenza e segnale, ma lo spazio disponibile nei componenti compatti è sempre più ridotto. La soluzione ibrida, che unisce alimentazione e comunicazione in un unico connettore, rappresenta una risposta diretta a questa esigenza ingegneristica.
Il problema della doppia interfaccia nei sistemi decentralizzati
Nelle architetture tradizionali, ogni dispositivo in campo necessita di due connettori separati: uno per l’alimentazione elettrica e uno per il bus di comunicazione. Questa configurazione moltiplica i punti di giunzione, aumenta il volume complessivo del cablaggio e introduce potenziali fonti di errore in fase di montaggio. La gestione di due famiglie di connettori differenti comporta un aggravio in termini di logistica di magazzino, formazione del personale e documentazione tecnica. Per i costruttori di macchine in serie, questi fattori si traducono in un impatto economico significativo, che cresce proporzionalmente al numero di assi o stazioni decentralizzate presenti nell’impianto.
One-Cable-Automation: il principio tecnico alla base
Il concetto di One-Cable-Automation (OCA) si fonda sulla trasmissione simultanea di energia elettrica e dati di comunicazione attraverso un singolo connettore. La sfida tecnica principale risiede nella compatibilità elettromagnetica: le correnti di potenza e i segnali Ethernet ad alta frequenza devono coesistere nello stesso involucro senza interferenze reciproche. La soluzione costruttiva adottata prevede la separazione fisica dei moduli all’interno del connettore. Il modulo dati è alloggiato in una gabbia metallica schermata e isolata, alla quale viene collegato direttamente il cavo schermato. Questo accorgimento garantisce la trasmissione Ethernet secondo la categoria Cat5, anche in presenza di correnti fino a 28 A nello stesso corpo connettore.
Il quadro normativo si sta adeguando a questa tecnologia. La specifica IEC 61076-2-118, attualmente in fase di definizione, stabilirà uno standard indipendente dal costruttore per i connettori circolari ibridi, fornendo una base per l’interoperabilità tra componenti di diversi fornitori. Le linee guida Profinet e le specifiche per Single Pair Ethernet già prevedono esplicitamente soluzioni di cablaggio ibride.
Impatto sulla progettazione e sulla produzione
L’adozione di connettori ibridi modifica in modo sostanziale l’architettura di macchina. In una cella robotica, ad esempio, il numero di interfacce può essere ridotto della metà, passando da otto a quattro connettori. Questo si traduce in una riduzione dei costi di cablaggio e installazione fino al 50%. La semplificazione non è solo quantitativa: ogni modulo diventa sostituibile senza dover intervenire sul quadro elettrico centrale, riducendo i tempi di fermo macchina per manutenzione o riconfigurazione. La documentazione di servizio risulta più snella, con un numero inferiore di schemi e riferimenti incrociati.
I settori che traggono il maggiore beneficio sono quelli con un’alta densità di attuazione: robotica, servomotori, sistemi di trasporto senza conducente e automazione modulare. La regola pratica è che il vantaggio economico scala con il numero di assi o unità decentralizzate presenti nell’impianto.
Il connettore B23 di Binder: specifiche e implementazione
Il connettore circolare B23 di Binder implementa il concetto OCA con una configurazione a nove poli. Quattro contatti sono dedicati alla potenza, più un conduttore di protezione (PE), per un totale di cinque vie per l’alimentazione. I restanti quattro contatti sono riservati alla comunicazione Ethernet schermata. La potenza trasmessa arriva fino a 28 A con una tensione massima di 630 V, mentre i contatti dati supportano fino a 4 A e 50 V, con una velocità di trasferimento di 100 Mbit/s, sufficiente per i protocolli Ethernet industriali in tempo reale come EtherCAT.
La protezione IP67 e la gamma di temperature operative da -30 a +85 °C rendono il connettore adatto agli ambienti produttivi più gravosi. La conformità alla futura norma IEC 61076-2-118 garantisce la compatibilità con altri componenti conformi sul mercato.
Un aspetto distintivo è la possibilità di confezionamento in campo. La tecnologia a morsetto a vite consente di montare e riconfigurare il connettore direttamente in loco, senza utensili speciali o la necessità di inviare il componente a un centro di assistenza. Questa caratteristica è particolarmente rilevante in scenari di manutenzione dove la rapidità di intervento è critica. La chiusura a baionetta assicura un bloccaggio meccanico rapido e sicuro. Binder offre il B23 in diverse varianti: connettori per cavo con morsetti a vite, connettori per apparecchiatura con contatti THT e versioni con uscita a fili, coprendo sia il lato campo che l’integrazione a bordo macchina.
Philipp Zuber è Head of Product Management presso Franz Binder GmbH & Co. Elektrische Bauelemente KG.
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