Barriere di isolamento e barriere Zener

 

• Una barriera Zener è un dispositivo passante, quindi non isola il dispositivo di campo dal PLC. Una barriera di isolamento elimina la possibilità di realizzare un loop di massa, isolando il dispositivo di campo dal PLC. L'ideale è isolare i segnali di campo, perché è difficile prevedere tutti i possibili loop di massa in fase di progettazione, prima di mettere in servizio il sistema.
• Per essere intrinsecamente sicure (I.S.), le barriere Zener devono essere collegate a una terra I.S. dedicata. Questo cablaggio di terra deve essere eseguito separatamente, in canaline separate, con un incremento dei costi di creazione e manutenzione.
• Per garantire la sicurezza intrinseca, le barriere Zener richiedono un collegamento a terra, quindi si esegue un controllo periodico del collegamento a terra al fine di garantire che la resistenza verso terra di ciascuna barriera non sia superiore a 1 Ω. Durante questo controllo i processi che richiedono sicurezza intrinseca devono essere disattivati.
• Dal punto di vista operativo è più probabile che una barriera Zener faccia saltare il proprio fusibile, interrompendo il loop fino al ripristino di quest'ultimo e alla sostituzione del fusibile. È meno probabile che una barriera di isolamento faccia saltare il fusibile, consentendo di ripristinare automaticamente il loop una volta eliminato il guasto.
• A differenza delle barriere Zener, di solito le barriere di isolamento riducono il carico sul loop, anziché aumentarlo. A volte si scelgono le barriere di isolamento proprio per questo motivo.
• Poiché le barriere Zener sono dispositivi passanti, il sistema di controllo può presentare problemi di misurazione con segnali ad alta tensione di modo comune, (ad esempio termocoppie messe a terra collegate a generatori di tensione e campi elettromagnetici, oppure situate nelle loro vicinanze). Ricorrendo a una barriera di isolamento si elimina il problema della tensione di modo comune.
• Una barriera Zener non converte il segnale. I deboli segnali di temperatura della termocoppia e degli RTD collegati a una barriera Zener sono quindi soggetti ad attenuazione ed errori a causa delle interferenze elettromagnetiche. Una barriera di isolamento o un condizionatore di segnale isola e converte i deboli segnali di temperatura in una corrente 4…20 mA, intrinsecamente più immune alle interferenze elettromagnetiche e all'attenuazione. Questa conversione del segnale consente al PLC di misurare con precisione i valori dei sensori di temperatura a distanza. Ulteriori informazioni sui vantaggi della conversione dei segnali di sensori RTD e termocoppie in corrente 4…20 mA sono disponibili qui.
• Una barriera Zener non può convertire un segnale di corrente passivo in un segnale attivo o viceversa. Nella maggior parte dei casi le barriere di isolamento possono eseguire questa conversione, che permette di "abbinare il loop" del dispositivo di campo alla scheda degli ingressi del PLC.

 

Tuttavia, in base alle esigenze, anche le barriere Zener offrono dei vantaggi:

 

• Possono essere più piccole delle barriere di isolamento.
• Non richiedono alimentazione esterna.
• Possono essere più economiche.

 

Per concludere, anche se nella maggior parte dei casi la barriera Zener rappresenta la soluzione più economica, l'utilizzo di barriere di isolamento è più vantaggioso, con alte prestazioni a lungo termine. Grazie all'isolamento galvanico e ai circuiti supplementari, le barriere di isolamento offrono:

 

• Maggiore immunità ai disturbi.
• Possibilità di convertire il segnale per applicazioni specifiche.
• Possibilità di non usare una terra I.S. dedicata, riducendo ulteriormente le esigenze di manutenzione.
• Miglioramento del segnale.
• Sostanziale eliminazione dei problemi relativi all'impedenza.