PLC: cosa sono e perché sono indispensabili nell’automazione industriale
I controllori logici programmabili, comunemente noti come PLC (Programmable Logic Controllers), sono dispositivi basati su microprocessore progettati per controllare macchine e processi industriali. L’idea del PLC è nata negli anni ’60 come alternativa robusta e flessibile ai classici circuiti a relè.
Cos’è un PLC e a cosa serve?
In parole povere, un PLC è un computer industriale che raccoglie dati da dispositivi di ingresso (sensori, pulsanti, encoder), li elabora secondo una logica programmata e genera segnali di uscita per controllare, ad esempio, attuatori, motori o valvole.
Come funziona un controllore logico programmabile?
Il controllore opera ciclicamente. In ogni ciclo del ciclo:
- legge lo stato degli ingressi,
- elabora il programma di controllo,
- imposta le uscite in base ai risultati dei calcoli,
- monitora lo stato del sistema.
Questo loop viene eseguito fino a diverse centinaia di volte al secondo, consentendo un controllo preciso dei processi dinamici. Grazie agli ambienti di programmazione (ad esempio TIA Portal per Siemens S7-1200), lo specialista dell’automazione può modificare rapidamente la logica di controllo, senza dover cambiare la struttura fisica del sistema.
Tipi fondamentali di PLC
- Controllori compatti
Si tratta di dispositivi integrati in cui la CPU, i moduli I/O e l’alimentazione sono contenuti in un unico alloggiamento. Sono tipici delle macchine più piccole o dei processi semplici.
- Controllori modulari
Sono costituiti da unità funzionali separate, come CPU, moduli I/O o moduli di comunicazione, montati su un bus comune. Grazie alla loro completa scalabilità e flessibilità, sono ideali per progetti di automazione su larga scala.
- Controllori di campo
Utilizzati in applicazioni distribuite, controllano singoli oggetti o nodi di una linea di processo. Comunicano attraverso reti industriali come Profibus o EtherCAT.
- Controllori di sicurezza
Si tratta di unità specializzate conformi alla normativa SIL/PL. Sono progettate per azionare i sistemi di sicurezza, ad esempio l’arresto di emergenza, le barriere fotoelettriche o le barriere di sicurezza.
La scelta del giusto tipo di controllore dipende dalla complessità dell’applicazione, dai requisiti degli standard dell’impianto e dai piani di espansione futura del sistema.
Quali sono i modelli di PLC più diffusi?
- Siemens S7-1200 – una delle serie di PLC compatti più comuni. Supportato dall’ambiente TIA Portal, offre una comunicazione Profinet integrata. Ha una potenza di calcolo sufficiente per i sistemi macchina e moderne funzioni di diagnostica.
- I PLC Mitsubishi (serie FX e iQ) sono soluzioni robuste utilizzate in un’ampia gamma di applicazioni. Sono caratterizzati da una rapida elaborazione dei segnali e da funzioni matematiche estese.
- CompactLogix di Allen-Bradley: una scelta popolare nei mercati anglosassoni. Offre una rete Ethernet/IP integrata e una grande flessibilità nella configurazione dei moduli.
- Omron NX/NJ – controllori con tempi di risposta molto rapidi e alta precisione. Particolarmente indicati per l’automazione delle macchine.
- Beckhoff – nota per la sua architettura basata su PC e il sistema TwinCAT. Spesso viene scelta per progetti che richiedono il controllo di più assi o azionamenti.
Quando si sceglie un controller, è bene prestare attenzione non solo alle capacità hardware, ma anche alla disponibilità di assistenza tecnica, ai componenti di ricambio e all’esperienza dell’integratore con la piattaforma.
Programmazione PLC: cosa vale la pena sapere?
Il cuore del funzionamento di qualsiasi PLC è il suo programma di controllo. Di solito viene creato in linguaggi conformi alla norma IEC 61131-3 come:
- Diagramma a scala (LD) – un “linguaggio a scala”, simile ai diagrammi a relè, spesso scelto da elettricisti e tecnici della manutenzione,
- Function Block Diagram (FBD) – costruzione grafica della logica a partire da blocchi funzionali già pronti,
- Testo strutturato (ST) – ricorda i classici linguaggi di alto livello come il Pascal o il C, spesso utilizzati in applicazioni più impegnative.
Per lavorare efficacemente con i PLC, è fondamentale conoscere l’ambiente di sviluppo del produttore e comprendere i principi del processo. Anche i simulatori e gli strumenti di diagnostica remota sono sempre più utilizzati.
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