Collegare un quadro elettrico a Internet: perché e come
Un quadro elettrico — che si tratti di un quadro generale di bassa tensione (TGBT), di un quadro di distribuzione secondario, di un quadro di comando motore o di un quadro di compensazione dell’energia reattiva — è il cuore dell’impianto elettrico di un sito. Collegarlo in remoto offre vantaggi immediati:
- Monitoraggio energetico: monitorare in tempo reale i consumi (kWh, kW, cos phi) per ottimizzare la bolletta e individuare eventuali anomalie
- Avvisi di guasto: ricevere una notifica immediata in caso di intervento di protezione o di allarme
- Manutenzione preventiva: rilevare uno squilibrio di fase o un aumento della temperatura prima che si verifichi un guasto
- Conformità alla norma ISO 50001: disporre di dati dettagliati sui consumi per la gestione energetica
Componenti tipici di un quadro elettrico connesso
Un quadro generale di bassa tensione (TGBT) o un quadro di distribuzione connesso comprende generalmente:
Contatori di energia comunicanti:
- Contatore principale (kWh, kW, kVAR, cos phi, armoniche) con Modbus RTU/TCP
- Contatori dei sottocircuiti (illuminazione, HVAC, processi, uffici)
- Analizzatori di rete (qualità dell’energia, THD)
Protezioni comunicanti:
- Interruttori automatici comunicanti (stato, corrente misurata, numero di scatti)
- Protezioni differenziali (corrente di dispersione, stato armato/scattato)
- Relè di protezione motore (corrente, temperatura)
Sensori ambientali:
- Sonda di temperatura all’interno dell’armadio (termostato)
- Sensore di apertura della porta (sicurezza)
- Sensore di umidità
Il router 4G su guida DIN: elemento fondamentale dell’armadio connesso
Il router 4G industriale su guida DIN è il componente che rende il quadro elettrico accessibile da remoto. Le sue caratteristiche devono essere adatte all’ambiente del quadro:
| Caratteristica | Requisiti del quadro elettrico |
|---|---|
| Formato | Guida DIN da 35 mm |
| Alimentazione | 24 V CC (o 12-48 V CC / 100-240 V CA) |
| Temperatura di funzionamento | da -20 a +60 °C (quadri non climatizzati) |
| Porta RS-485 | Indispensabile per contatori Modbus RTU |
| Porta Ethernet | Per contatori/apparecchiature Ethernet |
| VPN integrata | IPsec o OpenVPN |
| Antenna esterna | Connettore SMA per cavo coassiale verso antenna esterna |
| Grado di protezione | IP20 minimo (armadio chiuso) |
Protocollo Modbus nei quadri elettrici
Il Modbus RTU su RS-485 è il protocollo più diffuso nei quadri elettrici per contatori e apparecchiature di misura. Ecco i registri tipici per i contatori di energia:
| Misura | Registro Modbus (tipo) | Unità |
|---|---|---|
| Tensione fase 1 | 3000 (sola lettura, registro di ingresso) | 0,1 V |
| Corrente fase 1 | 3020 | 0,01 A |
| Potenza attiva totale | 3060 | 0,1 kW |
| Energia attiva totale | 4000 | 0,1 kWh |
| Cos phi totale | 3080 | 0,001 |
| THD tensione | 3100 | 0,1 % |
Questi registri variano a seconda del produttore e del modello: consultare sempre la documentazione Modbus del contatore.
Cablaggio RS-485 in un quadro elettrico
Il cablaggio RS-485 per un bus Modbus all’interno di un armadio richiede alcune precauzioni:
- Cavo schermato a 2 fili (ad es. Belden 9842 o Draka LiYCY 2×0,25 mm²)
- Terminazione a 120 Ω all’estremità del bus (resistenza o ponticello su alcune apparecchiature)
- Polarizzazione: alcuni master RS-485 richiedono resistenze di polarizzazione all’inizio del bus
- Separazione tra corrente forte e corrente debole: instradare il cavo RS-485 lontano dai cavi di alimentazione (>30 cm o in un condotto separato)
- Collegamento della schermatura: collegare la schermatura alla terra dell’armadio su un solo lato (lato master) per evitare anelli di massa
Monitoraggio energetico tramite un quadro elettrico generale collegato
Una volta installati il router 4G e i contatori Modbus, la piattaforma di monitoraggio può visualizzare:
- Curva di carico: potenza attiva in kW su 24 ore, 7 giorni, 30 giorni
- Consumo per categoria: ripartizione tra illuminazione / processi / uffici / HVAC
- Qualità della rete: THD, cos phi, squilibrio di fase
- Avvisi: superamento della potenza sottoscritta, corrente sbilanciata, temperatura dell’armadio
- Rapporto ISO 50001: esportazione in formato CSV/Excel per l’audit energetico