PLC: caratteristiche e funzionamento
Conosciuto in inglese anche come “
Programmable Logic Controller” (PLC), si tratta di uno
strumento elettronico per l’industria, un
computer che viene programmato tramite un linguaggio specifico ed è in grado di eseguire istruzioni in modo autonomo.
Questo è possibile tramite l’interazione con un circuito di controllo attraverso
dispositivi d’ingresso (input) e d’uscita (output).
PLC: ecco che cosa si intende
Per PLC, acronimo di
Programmable Logic Controller (controllore logico programmabile), si intende un dispositivo elettronico progettato per monitorare e regolare macchine e processi di produzione in ambienti industriali che utilizzano tecnologie di automazione.
I PLC vengono impiegati come sistemi autonomi per
ottimizzare i processi industriali in modo intelligente e indipendente.
Si tratta in sostanza di un
sistema elettronico programmabile.
Sulla
memoria programmabile del PLC vengono salvate le istruzioni di controllo grazie alle quali il dispositivo può eseguire determinate funzioni ed esercizi.
Per
programmare il PLC occorre un pc dotato di un apposito software, per poter effettuare la simulazione una volta conclusa la scrittura.
Con il PLC è possibile controllare vari tipi di macchine e processi tramite moduli di entrata e di uscita digitali e analogici.
Grazie alla sua evoluzione nel tempo, il PLC viene oggi impiegato per il controllo e la gestione di qualsiasi tipo di automazione industriale, macchine, impianti e anche ne
l settore HVAC (riscaldamento, ventilazione, irrigazione, allarmi ecc.)
PLC: componenti e struttura
Un PLC è composto innanzitutto da alcuni
elementi hardware:
- L’unità centrale (CPU): funge da coordinatore delle attività del PLC. Interpreta ed esegue il programma, svolgendo operazioni aritmetiche e verifiche funzionali. Vi sono poi dei circuiti annessi alla CPU, tra cui:
- il selettore del modo operativo, che determina la modalità operativa del PLC (programmazione o esecuzione);
- il circuito di autodiagnostica, che controlla ripetutamente l’esistenza delle condizioni di sicurezza necessarie per l’esecuzione del programma utente;
- il circuito watch-dog, che interrompe l’attività del PLC quando l’autodiagnosi rileva delle anomalie.
- Schede I/O
- Porte di comunicazione
- L’alimentatore: può essere integrato nel PLC o esterno. Fornisce ai circuiti interni al dispositivo la giusta corrente elettrica, mantenendo condizioni di isolamento e di sicurezza;
- Le memorie: vi sono due tipi di memorie, RAM e ROM. La RAM è una memoria volatile per la scrittura e la lettura dei dati del programma da eseguire. La ROM è una memoria non volatile per l’archiviazione del programma di sistema.
- I dispositivi d’ingresso (input) e di uscita (output): attraverso tali dispositivi il PLC, interagisce con il circuito da controllare. L’interazione avviene mediante segnali analogici o di tipo ON-OFF.
Nel primo caso vengono trasmessi valori numericamente variabili che vengono convertiti in segnali digitali; nel secondo caso invece, i segnali possono invece assumere solo due valori distinti, come un contatto aperto o chiuso.
- I dispositivi di programmazione: l’apparecchiatura per la stesura, la compilazione e l’invio dei programmi utente destinati alla memoria del PLC. Si possono distinguere due modalità di programmazione:
- online: il programma è direttamente immesso nel PLC;
- offline: il programma viene memorizzato su una memoria EPROM che solo in seguito viene trasferita.
Nei PLC, il controllo è esclusivamente software. Dispongono di un proprio sistema operativo e spesso comprendono anche altri software. Non possiedono una propria CPU, perciò utilizzano al suo posto il processore del PC. Per questo, devono condividere il processore con il sistema operativo del PC (e magari con altre applicazioni). Questo fattore può incidere sulle prestazioni quando il carico di lavoro è elevato.
Vi sono, infine,
i PLC compatti e su scheda. In un PLC compatto, tutti i componenti si trovano su un unico circuito stampato in un unico alloggiamento. I PLC su scheda vengono usati direttamente come schede plug-in PCI e sono destinati ad attività specifiche, ad esempio alla memorizzazione dei dati di produzione.
PLC: applicazioni e vantaggi del dispositivo
I PLC vengono utilizzati sempre più spesso in tutti i settori industriali. Trovano vasto impiego, ad esempio, nell’industria manifatturiera, nel settore alimentare e nella supervisione degli edifici.
Di seguito alcuni esempi base di utilizzo di un PLC:
- applicazioni macchine ad uso medico;
- controllo del traffico;
- macchine di imballaggio;
- macchine utensili;
- impianti di produzione;
- ascensori e scale mobili.
Nelle sue varie applicazioni,
il PLC presenta numerosi vantaggi, sostituendosi ai comuni circuiti elettromeccanici ed elettronici in logica cablata (WLC, Wired Logic Control):
- costo: il PLC si è reso disponibile nel tempo a prezzi e dimensioni sempre minori;
- flessibilità: è possibile adeguare il sistema al processo senza rivoluzionare la configurazione fisica (hardware), ma solo agendo sul programma (software) realizzato per il suo esclusivo funzionamento;
- versatilità: il PLC si adatta a qualsiasi soluzione circuitale, in quanto il suo funzionamento dipende esclusivamente dal programma (software) impostato;
- affidabilità: i componenti elettronici del PLC non necessitano di manutenzioni particolari. Sono disponibili funzioni autodiagnostiche e la possibilità di interagire con computer gestionali in grado di monitorarne l’attività;
- riutilizzo: il PLC può essere riutilizzato molte volte per la medesima applicazione o per nuovi sistemi.
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