Introduzione ai PLC

(la videolezione) I Programmable Logic Controller (PLC) sono computer industriali specializzati nell'automazione dei processi. La loro affidabilità, robustezza e flessibilità li rendono la scelta ideale per sostituire i vecchi sistemi di controllo a relè.

Un PLC è composto da diverse parti che lavorano insieme per eseguire i compiti di automazione:

Unità Centrale di Elaborazione (CPU): È il cervello del PLC. La CPU esegue il programma, elabora i dati, gestisce le comunicazioni e coordina le operazioni di tutti i moduli.

Modulo di Ingresso/Uscita (I/O): Questo modulo è il punto di connessione tra il PLC e il mondo esterno. I moduli di ingresso ricevono segnali da sensori, interruttori e altri dispositivi, mentre i moduli di uscita inviano segnali per attivare attuatori (motori, luci, valvole)

Modulo di Alimentazione: Fornisce l'energia necessaria a tutti i componenti del PLC, convertendo la tensione di rete in una tensione stabile e adatta ai circuiti elettronici.

Dispositivo di Programmazione: Solitamente un computer con un software specializzato, utilizzato per scrivere, modificare e caricare il programma nel PLC.

Il funzionamento di un PLC si basa su un ciclo continuo chiamato scan cycle. Questo ciclo si ripete a una velocità elevatissima e si articola in quattro fasi principali:

Lettura degli ingressi: Il PLC legge lo stato di tutti gli ingressi e memorizza queste informazioni nella memoria interna.

Esecuzione del programma: Il PLC esegue il programma istruzione per istruzione. Utilizzando i dati degli ingressi, il programma calcola lo stato desiderato delle uscite.

Aggiornamento delle uscite: Il PLC scrive i valori calcolati nella memoria di uscita, attivando o disattivando i dispositivi ad essi collegati.

Diagnostica e comunicazione: Il PLC esegue controlli interni per rilevare errori e gestisce le comunicazioni con altri dispositivi, come HMI (Human-Machine Interface) o altri PLC.

Questo ciclo continuo garantisce che il PLC risponda in tempo reale ai cambiamenti nel processo, mantenendo il controllo costante sul sistema.

Questi sistemi possono essere programmati utilizzando diversi linguaggi, come:

Ladder Diagram: È il linguaggio più diffuso, visivamente simile agli schemi elettrici a relè. È intuitivo per gli elettricisti e i tecnici di manutenzione.

Structured Text: Un linguaggio di alto livello, simile al Pascal o al C. Offre una maggiore flessibilità per algoritmi complessi e calcoli matematici.

Function Block Diagram: Permette di programmare usando blocchi grafici predefiniti che rappresentano funzioni specifiche, come timer o contatori.

Instruction List: Un linguaggio a basso livello, simile all'Assembly, dove ogni riga di codice corrisponde a una singola istruzione.

La scelta del linguaggio dipende dalla complessità del compito e dalle preferenze del programmatore.

I PLC sono essenziali in quasi tutti i settori industriali. Alcuni esempi includono:

Industria automobilistica: Per controllare le linee di assemblaggio robotizzate.

Produzione alimentare e delle bevande: Per gestire i processi di imbottigliamento, confezionamento e miscelazione.

Industria chimica e farmaceutica: Per monitorare e controllare la temperatura, la pressione e il dosaggio in ambienti controllati.

Sistemi di gestione degli edifici: Per l'automazione di sistemi di illuminazione, riscaldamento e climatizzazione.

I principali vantaggi nell'uso dei PLC sono:

Affidabilità: Progettati per operare in ambienti industriali difficili, resistono a polvere, vibrazioni e temperature estreme.

Flessibilità: Il programma può essere facilmente modificato per adattarsi a nuove esigenze di produzione, senza dover riconfigurare fisicamente il cablaggio come nei sistemi a relè.

Costo-efficacia: Sebbene l'investimento iniziale possa essere significativo, i PLC riducono i costi a lungo termine grazie alla minore manutenzione e alla maggiore efficienza.

Diagnostica: Facilitano l'individuazione e la risoluzione dei problemi, riducendo i tempi di inattività.