02 september 2013 | La Revue POLYTECHNIQUE 05/2013 | Électrotechnique

Un système enfichable pour les bornes de capteurs/acteurs

Walter Guthauser*

Les constructeurs de machines placent souvent les bornes de capteurs/acteurs de manière décentralisée dans des petits coffrets de commande, dont la place est souvent limitée. De nouveaux blocs de jonction, d’une largeur de 3,5 mm, pouvant accueillir des conducteur d’un diamètre allant jusqu’à 1,5 mm², créent maintenant de la place dans ces coffrets.

La grande dépendance des constructeurs de machines suisses vis-à-vis des entreprises exportatrices exige des stratégies de produits se renouvelant sans cesse. Les produits d’avenir haut de gamme font toujours partie des domaines privilégiés des entreprises helvétiques. La normalisation des éléments de construction et des composants, ainsi qu’une réduction des fonctionnalités sur l’essentiel, sont de bons points de départ pour accroître la capacité concurrentielle. Pour ce faire, Phoenix Contact propose désormais un système de blocs de jonction universel, enfichable, doté d’un rapport coût-efficacité intéressant.

Les concepts de machines doivent aujourd’hui être modulaires, compacts et économiques – la facilité d’entretien, une grande disponibilité et un fonctionnement optimal servent d’arguments de vente. Ceci est valable aussi bien pour l’ensemble du concept, que pour chacun de ses composants. La technique d’assemblage exige bien davantage qu’une seule gamme de blocs de jonction; elle a besoin d’un système complexe de modules novateurs qui soient normalisés, fiables, robustes et économiques.

Fig. 1. Les nouvelles bornes de capteurs/acteurs du système de blocs de jonction Clipline complete utilisent désormais aussi la technique enfichable.

Des blocs de jonction modulaires

Avec les systèmes de blocs de jonction enfichables, on met toujours davantage, aujourd’hui, la modularité en avant – avec la gamme Clipline complete, par exemple. Ce système, qu’il suffit de brancher pour qu’il fonctionne, permet de câbler des modules individuels de machines, grâce à des faisceaux de câbles préconfectionnés et des connecteurs codés individuellement, du rail porteur jusqu’à la platine.

Pour le câblage de fonctions intégrées – comme dans le domaine des capteurs -, les bornes de capteurs/acteurs mettent aujourd’hui en valeur, avec la technique enfichable, de tout nouveaux potentiels. Avec l’augmentation de la densité de signaux dans les machines, l’installateur rencontre souvent des problèmes de place. Dans la pratique, on câble habituellement, dans la plage inférieure de puissance, avec des sections de conducteur de 0,14 à 1,5 mm². Les bornes de 5 ou 6 mm en trame standard sont donc souvent surdimensionnées. Les bornes de capteurs/acteurs de type PTIO ont été conçues pour ces applications-là – dans une largeur de pas de 3,5 mm seulement (figure 2).

Les capteurs envoient des informations sur les emplacements, les positions finales, les températures et les niveaux; ils servent également d’émetteurs d’impulsions. Les capteurs sont généralement composés de deux éléments: un capteur élémentaire, qui enregistre une modification des paramètres physiques et un convertisseur qui, au moyen d’une tension d’alimentation, transforme l’information en signal de sortie électrique. On utilise la tension de service pour la connexion; le �signal de commutation, quant à lui, est transmis au circuit de charge par un conducteur spécial.

Fig. 2. Grâce à leur largeur de pas de 3,5 mm, les bornes de capteurs/acteurs de la gamme de fabrication PTIO permettent un fort gain de place lors du câblage des capteurs. Des niveaux de potentiel en couleur assurent une attribution univoque du circuit, malgré la compacité de la construction.

L’installateur gagne de l’espace

La structure des bornes de capteur à trois conducteurs de la gamme de produits PTIO est conforme à ce concept. Au niveau supérieur – le plan des signaux –, la borne d’entrée possède deux pôles pour transmettre les signaux du détecteur. Les conducteurs de raccordement des potentiels sont situés dans les étages inférieurs – le plan des potentiels. C’est ici que les pôles pour la tension d’alimentation – plus et moins – et également, au besoin, la fonction du conducteur de protection sont disponibles. On peut positionner les bornes d’alimentation de même contour, ayant une double largeur de pas, à n’importe quel endroit.

Toutes les bornes offrent des possibilités d’alignement de pontage. Les ponts enfichables standards du programme Clipline complete permettent d’alimenter facilement les potentiels et de les reproduire de manière quelconque. La tension d’alimentation se limite à une paire de conducteurs situés entre la commande centrale et les blocs de jonction. Une alimentation centrale classique peut ainsi alimenter près de cent capteurs sur une largeur de 350 mm. Le matériel, les temps d’installation et l’espace requis sont ainsi réduits au minimum. Une compacité élevée pour une attribution univoque du circuit est également intéressante. Les multiples points de pinçage permettent à l’installateur de gagner une place notable.

En effectuant le câblage côté commande, découplé de l’armoire principale, dans des petits boîtiers de commande décentralisés, on peut raccourcir les liaisons vers les émetteurs de signaux. Afin d’éviter des pertes dues à de grandes longueurs de conducteurs, il existe également, pour les bornes d’alimentation, la possibilité d’un raccordement allant jusqu’à 6 mm².

Fig. 3. Il suffit maintenant d’enficher le conducteur. Des blocs de jonction enfichables permettent un câblage aisé dans des espaces restreints.

Des forces d’enfichage réduites

Les blocs de jonction enfichables de Phoenix Contact fonctionnent selon le système de ressort de compression – le ressort de contact serre le conducteur contre le rail en cuivre, lui aussi conducteur, permettant ainsi d’effectuer un câblage direct sans outil, de conducteurs rigides ou souples ayant des extrémités de câble préconfectionnées ou épaissies. Le nouveau principe de serrage requiert des forces d’insertion de 50 % inférieures à celles des systèmes à ressort de compression comparables du marché. On peut ainsi câbler, directement et sans outil, même les plus petits conducteurs très souples, d’une section de 0,25 mm². Dans les endroits difficilement accessibles, là où la place est réduite, on accorde une attention toute particulière à un câblage sans outil. Parce qu’on n’a besoin d’aucun outil de service, on peut même câbler d’une seule main (figure 3). La facilité de maniement des bornes est ainsi, pour la première fois, indépendante du type et de la section du conducteur.

Outre la manipulation, la lisibilité joue un rôle essentiel. Tous les blocs de jonction enfichables ont un bouton de marche de couleur, identifiant sans équivoque le point de connexion. La manipulation et l’introduction des conducteurs sont ainsi explicitement et visiblement délimitées. Pour les bornes de capteurs/acteurs de type PTIO à plusieurs niveaux, l’attribution fait encore un pas de plus: adaptés aux ponts de distribution de potentiel en couleur, les boutons de marche sont également intégrés dans les couleurs préférées que sont le rouge, le bleu et le vert/jaune. Toutes les bornes présentent, en outre, de multiples possibilités d’inscription. Malgré leur construction compacte, la technique de raccordement et les bornes sont parfaitement identifiables et intuitives.

Fig. 4. On peut combiner individuellement les composants compatibles normalisés de toutes les techniques de raccordement. Tous les blocs de jonction utilisent des accessoires identiques, tels que ponts, inscriptions, accessoires de test ou connecteurs de fonctions.

Des voyants lumineux intégrés

Outre des bornes d’entrée à trois conducteurs, il existe également des bornes de sortie dotées des mêmes contours, munies d’une fonction de conducteur de protection. Au lieu d’une alimentation «plus», ces bornes disposent d’un contact de conducteur de protection. La liaison PE s’effectue sans vis, par un simple encliquetage sur le rail porteur. Pour amorcer les trois conducteurs avec un contact PE supplémentaire, on utilise des bornes d’entrée et de sortie à quatre niveaux. Toutes les bornes d’entrée, de sortie et d’alimentation ont les mêmes contours; on peut les enficher et les multiplier de manière quelconque. Des voyants lumineux intégrés permettent de bien signaler la disponibilité de l’installation. Selon la fonction de commutation de l’initiateur, des LED vertes ou rouges de 24 V sont disponibles.

Les blocs de jonction enfichables de Phoenix Contact ont été conçus selon la norme CEI 60947-7-1, pour être utilisés sur tous les marchés et dans toutes les branches. Les homologations pour les marchés étasuniens selon les normes UL/CUL/SCCR et CSA sont disponibles, en particulier pour les constructeurs de machines et d’installations orientés vers l’exportation. Il existe des homologations spécifiques aux branches pour la technique ferroviaire, selon la norme EN 50155. Pour la construction navale, ce sont les sociétés German Lloyd et Lloyd’s Register qui effectuent la certification. Des homologations selon les normes CEI-EX, ATEX sont disponibles pour des applications dans les zones exposées à un risque d’explosion dans l’industrie des procédés. Les examens spécifiques aux branches comprennent, notamment, les essais de vibrations et de chocs, jusqu’à une charge de 350 g.

Des blocs de jonction systémiques

Le programme de blocs de jonction Clipline complete comprend une gamme exhaustive de composants d’une grande souplesse (figure 4), incluant:

Quatre techniques de raccordement que l’on peut combiner individuellement en fonction de l’application: techniques de raccordement enfichable, à vis, à ressort de traction et à raccord rapide.

Un programme d’accessoires compatible, indépendant de la technique de raccordement et d’utilisation universelle.

Des doubles lignes de pontage, toutes alignées sur les blocs de jonction standard – indépendamment de la section et du type de raccordement.

Des possibilités d’inscription de chaque point de connexion sur une grande surface et une inscription centrale figurant sur une ligne.

Des ponts réducteurs permettant une répartition du potentiel et une alimentation de bornes de différentes sections nominales.

D’importants accessoires permettant d’effectuer des tests en vue d’une utilisation universelle.

Des homologations pour toutes les industries et tous les marchés.

_{* Chef de produits TIC/armoires de commande/marquage, PHOENIX CONTACT AG}