Controllori logici programmabili: la spina dorsale dell'automazione industriale

A Controllore logico programmabile ( PLC ) è un computer digitale industriale che è stato rinforzato e adattato per il controllo dei processi produttivi, come catene di montaggio, dèpositivi robotici o qualsiasi attività che richieda elevata affidabilità, facilità di programmazione e diagnosi dei guasti. Sono componenti indispensabili praticamente in tutte le moderne operazioni industriali automatizzate, poiché fungono da cervello per i processi elettromeccanici.

La funzione principale e l'architettura

Al centro, a Controllore logico programmabile è progettato per monitorare gli ingressi da sensori e altri dispositivi di campo, eseguire la logica definita dall'utente e successivamente controllare le uscite per azionare dispositivi come motori, valvole e luci. Questa operazione avviene in un ciclo continuo ad alta velocità noto come tempo di scansione .

L'architettura di base di un tipico PLC comprende quattro componenti principali:

1. Processore (CPU): Questa è l'unità principale che memorizza ed esegue il programma di controllo, esegue operazioni logiche, di comunicazione e aritmetiche.
2. Memoria: Memorizza il programma di controllo, lo stato degli I/O e i dati.
3. Alimentazione: Fornisce l'alimentazione CC necessaria ai componenti interni.
4. Moduli di ingresso/uscita (I/O): Questi moduli costituiscono l'interfaccia tra il PLC e il mondo reale. Moduli di ingresso convertire i segnali del mondo reale (ad esempio, da finecorsa, sensori di temperatura) in segnali logici che la CPU può comprendere. Moduli di uscita riconvertire i segnali logici della CPU in segnali reali per azionare gli attuatori.

Programmazione e logica

Il linguaggio di programmazione più comune per Controllore logico programmabile is Diagramma a scala (LD) , che si basa sulla logica tradizionale dei relè elettrici ed è altamente intuitivo per ingegneri e tecnici elettrici. Tuttavia, i moderni PLC supportano anche altri linguaggi standardizzati definiti da CEI 61131-3 , tra cui:

• Testo strutturato (ST): Un linguaggio testuale di alto livello simile al Pascal.
• Diagramma a blocchi funzione (FBD): Un linguaggio grafico che utilizza blocchi connessi per rappresentare funzioni logiche.
• Elenco istruzioni (IL): Un linguaggio di basso livello, simile all'assembly.
• Grafico funzionale sequenziale (SFC): Un metodo grafico per strutturare programmi per processi di controllo sequenziali.

La logica di controllo creata in questi linguaggi determina come Controllore logico programmabile risponde a specifiche condizioni di input, fornendo il controllo preciso necessario per macchinari e flussi di produzione complessi.

Evoluzione e capacità moderne

Il primo Controllore logico programmabile ha sostituito i sistemi di relè cablati, offrendo flessibilità e tempi di inattività ridotti. I PLC di oggi si sono evoluti in modo significativo, possedendo ora funzionalità avanzate come:

• Comunicazione integrata: Supportano protocolli industriali standard come Ethernet/IP , PROFINET , e ModBus , facilitando la perfetta integrazione in reti aziendali più ampie e nell'Internet delle cose industriale (IIoT).
• Elaborazione ad alta velocità: La potenza di elaborazione migliorata consente tempi di scansione estremamente rapidi, fondamentali per applicazioni di controllo del movimento ad alta precisione.
• Scalabilità: I sistemi moderni sono spesso caratterizzati da design modulari basati su rack, che consentono agli utenti di espandere facilmente il numero di punti I/O e la potenza di elaborazione man mano che crescono i requisiti industriali.
• Funzioni di sicurezza integrate: Molti PLC contemporanei ora incorporano hardware e software di sicurezza, soddisfacendo rigorosi standard di sicurezza internazionali (ad esempio SIL/PL) per le applicazioni di sicurezza delle macchine.

Le capacità del moderno Controllore logico programmabile garantire un funzionamento affidabile, efficiente e sempre più intelligente in tutti i settori della produzione e del controllo di processo, consolidando il suo ruolo di tecnologia fondamentale nell'era dell'Industria 4.0.