Il controllore logico programmabile (PLC in breve) viene utilizzato per controllare macchine e unità di macchine, nonché impianti di produzione, utilizzando un codice di programma digitale.
Oggi, questo tipo di sistema di controllo viene utilizzato in un’ampia varietà di settori, ad esempio in impianti di produzione completamente automatici.
A differenza del controllo cablato e programmabile tramite connessione, le funzioni di questo controller sono determinate da codici software come risultato della programmazione software. In inglese, si parla spesso di un “controllore logico programmabile”, PLC in breve.
Le possibilità e le funzioni del controllore logico programmabile
Il controller logico programmabile è costituito da diversi componenti. Ha diversi elementi di ingresso sotto forma di elementi di commutazione o sensori, nonché elementi di uscita come display o attuatori sotto forma di attuatori o motori.
Tali circuiti sono utilizzati in forma programmabile in un’ampia varietà di settori, ad esempio in macchine di prova, macchine per la fusione o vari sistemi per singole fasi di produzione.
A seconda del codice del programma, ad esempio, le seguenti funzioni possono essere incluse in un PLC:
- Funzioni specifiche come il controllo del collegamento
- Controlli seriali nelle macchine di produzione
- Funzioni di conteggio o funzioni aritmetiche
- Elaborazione di segnali di ingresso e uscita analogici e digitali per il controllo di macchine e processi
- Uso economico e controllo rapido di parti della macchina come elettrovalvole, elementi di azionamento o motori elettrici
Sensori e attuatori nell’interazione controllata da software
Ogni PLC ha diversi ingressi, uscite e un tipo di firmware che funge da interfaccia tra i sensori e gli attuatori.
In questa interfaccia viene eseguito un codice di programma che definisce la funzione effettiva del controllore logico programmabile, quindi la funzione del circuito dipende essenzialmente dal codice del programma e può essere modificata o adattata a seconda delle esigenze.
Sensori come barriere fotoelettriche, encoder incrementali, pulsanti, sensori di temperatura o sensori di livello forniscono le informazioni necessarie per i rispettivi passaggi.
Queste informazioni vengono valutate dal PLC e utilizzate per il controllo logico degli attuatori corrispondenti nella macchina.
Il PLC può essere implementato in diversi modi, ad esempio in un singolo dispositivo (ad esempio in una macchina di produzione) con una funzione specifica, in un’emulazione software o come componente di un PC.
Per le attività più piccole all’interno dell’automazione, vengono solitamente utilizzati dispositivi o moduli di controllo economici e piccoli. Questi garantiscono il controllo automatico delle macchine di produzione in modo completamente autonomo.
Come utilizzare correttamente le funzioni di protezione
Ovviamente nel PLC devono essere integrate anche diverse funzioni di protezione, come lo spegnimento delle macchine in caso di temperature eccessive, in caso di manipolazione impropria delle macchine di produzione o di componenti difettosi.
A tale scopo possono essere utilizzati anche i sensori utilizzati nella macchina, così come gli interruttori di sicurezza, ad esempio agli ingressi dei campi di produzione per i dipendenti, che, in caso di accesso non presidiato, possono interrompere temporaneamente o permanentemente le singole fasi di produzione.
Vantaggi e svantaggi del controllore logico programmabile
Uno dei principali vantaggi del controllore logico programmabile è che un programma di controllo deve essere scritto una sola volta e può quindi essere utilizzato tutte le volte che lo si desidera.
Di conseguenza, la costruzione o la programmazione di macchine di produzione può essere eseguita in modo molto più economico.
Un’altra funzione pratica è che i singoli codici di programma possono essere dotati di opzioni per documentare o commentare la richiesta al fine di rendere ancora più facile, in futuro, la comprensione dei programmi esistenti e, se necessario, per modificarli.
Il vantaggio, che non deve essere sottovalutato, di un controllore logico programmabile, consiste nel poter essere monitorato da un’altra posizione o adattato se necessario.
Tuttavia, ci sono anche alcuni svantaggi, come la necessità di dispositivi di programmazione appropriati sotto forma di laptop o PC.
Inoltre, l’uso di un PLC è utile solo a partire da una certa complessità di determinate applicazioni, un PLC è solitamente troppo costoso per semplici aree di applicazione.
Vale ancora la pena avere un PLC oggi?
Il controllore logico programmabile offre alcuni vantaggi e i suoi punti di forza risiedono senza dubbio nella programmazione relativamente semplice grazie a semplici linguaggi software e nella potente elaborazione dei dati in tempo reale, che è particolarmente importante quando si utilizzano macchine di produzione altamente efficienti in cui i dati di molti sensori devono essere valutati e presi in considerazione allo stesso tempo.
Tuttavia, occorre tenere conto anche della limitata capacità di integrazione nei sistemi esistenti e delle loro debolezze rispetto ai linguaggi di alto livello in ambito informatico.
L’adattamento tempestivo delle singole fasi di produzione con l’aiuto del PLC può talvolta essere problematico se i programmi devono essere riscritti o caricati per ogni variante di produzione.
I sistemi più moderni e completamente interconnessi tra loro ottengono un risultato migliore per questo aspetto.
Industria 4.0 e PLC: sono ancora compatibili?
Una delle maggiori sfide dell’Industria 4.0 è un numero sempre crescente di varianti all’interno della produzione con un contemporaneo aumento delle capacità produttive.
In molte aree, il controllore logico programmabile evidenzia in questo i suoi limiti, soprattutto nella sua adattabilità.
Oggi vengono spesso utilizzate altre tecnologie, come l’edge computing con l’ausilio dei cosiddetti edge controller.
Quest’ultimo è anche una forma di controllore logico programmabile ma è in grado di analizzare e filtrare molto velocemente i dati forniti dai sensori.
La differenza principale rispetto a un PLC è che possono essere utilizzate le tecnologie cloud, ovvero l’elaborazione e l’archiviazione decentralizzata dei dati del programma avviene nell’edge computing.
Conclusione:
Il controllore logico programmabile è ancora usato e presenta vantaggi significativi in molte aree. Altre tecnologie, infatti, stanno già prendendo il suo posto, in particolare i moderni sistemi per l’elaborazione decentralizzata dei dati all’interno dell’Industria 4.0.
Tuttavia, il PLC ora si è anche adattato ai requisiti delle moderne tecnologie di produzione, poiché ora può essere integrato nelle infrastrutture esistenti molto meglio rispetto al passato.
A questo proposito, diversi sistemi come PLC e controller perimetrali si stanno avvicinando sempre di più in alcune aree, in modo che non debbano verificarsi sviluppi in direzioni completamente diverse.
