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PLC

PLC per l’automazione di impianti e processi produttivi

I Controllori a Logica Programmabile (Programmable Logic Controller) sono dispositivi elettronici specificamente progettati per il controllo e l’attuazione di macchinari ed impianti industriali.

I PLC sono progettati per funzionare in ambienti industriali e quindi sono caratterizzati da un elevato grado di robustezza ed affidabilità sia a livello elettrico/elettromagnetico che a livello di esecuzione del software. Il requisito di elevata affidabilità deriva dal fatto che tipicamente sono deputati allo svolgimento di funzioni molto critiche in termini di produttività (continuità operativa di un macchinario di lavorazione o di un impianto di produzione) ed in termini di sicurezza (gestione degli accessi alla macchina, rispetto dei parametri di lavoro nominali per evitare rotture, etc.).

COME FUNZIONA UN PLC

L’architettura di un PLC può essere riassunta in

  • input
  • CPU
  • output

Ad ogni ciclo di esecuzione la CPU legge gli ingressi (input), li processa secondo l’algoritmo di controllo che è stato programmato nel PLC ed imposta conseguentemente le uscite (output) per governare il processo.

I cicli di run di un PLC tipicamente sono dell’ordine di alcuni millisecondi, molto frequentemente 10ms: ciò vuol dire che ogni 10ms la CPU controlla gli ingressi, esegue l’algoritmo ed imposta conseguentemente le uscite.

Questo determinismo nei tempi di esecuzione è l’ingrediente fondamentale della solidità dei PLC industriali: con il nostro computer da ufficio ci capita quotidianamente di svolgere delle operazioni (lanciare un software, aprire un file, etc.) ed accorgerci che la stessa operazione a volte è istantanea mentre a volte richiede alcuni secondi a seconda di quello che il PC sta facendo. In ambito industriale è impensabile concepire che una operazione di controllo di un processo possa richiedere tempi non deterministici. La regolazione di un motore che deve ruotare ad una determinata velocità, l’arresto di sicurezza di un dispositivo quando è arrivato in posizione, il controllo della temperatura di un processo chimico: questi sono solo alcuni esempi di processi che devono svolgersi in un tempo determinato e sempre uguale, viceversa l’impianto potrebbe danneggiarsi pesantemente.

PRINCIPALI TIPOLOGIE

Al giorno d’oggi esistono principalmente due tipologie di PLC: hard PLC e soft PLC.

I primi sono dispositivi elettronici sviluppati specificatamente per far girare un algoritmo PLC mentre i secondi sono a tutti gli effetti dei PC industriali con un sistema operativo (tipicamente Windows o Linux) su cui girano il runtime PLC che si occupa dell’esecuzione dell’algoritmo PLC ed eventualmente altri software (un runtime per l’interfaccia operatore, software di comunicazione, software di comunicazione verso database, etc.).

COME SI PROGRAMMANO

La quasi totalità dei PLC attualmente presenti in commercio sono programmabili secondo uno standard denominato IEC 61131-3 e sviluppato da IEC (International Electrotechnical Commission).

Lo standard IEC 61131-3 prevede 5 linguaggi di programmazione per i PLC:

  • diagrammi Ladder (LD), un linguaggio grafico che utilizza simboli elettrotecnici
  • diagrammi Function block (FBD), un linguaggio grafico che utilizza blocchi funzionali
  • testo strutturato (ST), un linguaggio testuale molto simile ai linguaggi per sviluppo software (C, Pascal, etc.)
  • Instruction list (IL), linguaggio testuale di basso livello
  • diagramma a funzioni sequenziali (SFC), un linguaggio grafico per l’organizzazione di sequenze da eseguire in parallelo

 

 

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