Che cos'è un sistema PLC?

In parole povere, un sistema PLC (programmable logic controller) è un computer industriale robusto. È stato sviluppato per la prima volta nell'industria automobilistica per sostituire i complessi sistemi logici a relè cablati con una soluzione elettronica più flessibile e affidabile. Il primo sistema PLC si chiamava Modicon 084 ed è stato inventato alla Bedford Associates da Dick Morley nel 1968. [1]

Al giorno d'oggi, i sistemi PLC variano in dimensioni e capacità per adattarsi alle diverse esigenze industriali, dalle applicazioni su piccola scala alle operazioni su larga scala.

Lo scopo principale di un sistema PLC è quello di automatizzare e controllare processi di produzione come linee di assemblaggio, nastri trasportatori, dispositivi robotici e così via. [2]

Altri scopi principali includono la ricezione di segnali di ingresso da sensori e altri dispositivi, l'elaborazione delle informazioni e l'esecuzione di comandi specifici per controllare i dispositivi di uscita. Di conseguenza, i PLC sono in grado di gestire efficacemente diverse attività, come la regolazione della temperatura, della pressione, del flusso e del movimento negli impianti di produzione e lavorazione. Inoltre, i PLC possono eseguire operazioni logiche, funzioni di temporizzazione, manipolazione dei dati e comunicazione con altri sistemi di controllo.

Un altro scopo fondamentale di un PLC è quello di fornire flessibilità nella programmazione e nella riprogrammazione della logica di controllo per soddisfare i requisiti mutevoli dell'ambiente di produzione. Questa adattabilità consente alle industrie di modificare e aggiornare facilmente i propri sistemi di controllo senza dover ricorrere a cablaggi estesi o a modifiche hardware.

I sistemi PLC sono utilizzati in un'ampia gamma di settori e applicazioni. L'uso più comune dei PLC è negli impianti di produzione e lavorazione. I PLC sono anche comunemente utilizzati nell'industria automobilistica per controllare l'assemblaggio dei veicoli.

Altri usi includono i seguenti:

• Alimentare e bevande: regolano la produzione e il confezionamento dei prodotti
• Farmaceutico - regolano la produzione di farmaci e assicurano la conformità a rigorosi standard normativi
• Trasporti - controllano i semafori, i sistemi di segnalazione ferroviaria e i veicoli a guida automatizzata (AGV) nelle operazioni di logistica e di magazzino
• Petrolio e gas - monitorano e controllano le operazioni di trivellazione, i processi di raffinazione e il trasporto in condotta
• Utility & Energy - utilizzati per monitorare e controllare la distribuzione di energia, il trattamento delle acque e i sistemi HVAC

Un tipico sistema PLC è composto da: dispositivi di ingresso come sensori e interruttori, dispositivi di uscita come motori e valvole, un'unità di elaborazione centrale (CPU), un'unità di memoria, un'interfaccia uomo-macchina, un dispositivo di programmazione e moduli di I/O (ingresso e uscita). [3]

La funzione di base di un PLC è monitorare lo stato dei dispositivi di ingresso e controllare lo stato dei dispositivi di uscita in base a un insieme di istruzioni pre-programmate. Quando un PLC viene acceso, inizia a scansionare i suoi ingressi e a eseguire la logica programmata nella sua memoria. Questa logica viene in genere creata utilizzando la logica ladder, un linguaggio di programmazione grafico che rappresenta i circuiti e la logica dei relè in modo facilmente comprensibile per tecnici e ingegneri. Il PLC monitora continuamente lo stato dei suoi dispositivi di ingresso e aggiorna la sua memoria interna per riflettere lo stato attuale di questi dispositivi. Utilizza quindi queste informazioni per eseguire le funzioni di controllo appropriate, come l'accensione di un motore, l'apertura di una valvola o l'attivazione di un allarme.

I PLC possono anche svolgere compiti più complessi, come la registrazione dei dati, la comunicazione con altri dispositivi e l'implementazione di interblocchi di sicurezza per proteggere il personale e le apparecchiature.

I PLC vengono spesso confusi con i PC. Sebbene sia il PLC che il PC (personal computer) siano classificati come dispositivi informatici, presentano alcune differenze.

In primo luogo, funzionano in modo diverso. I PLC eseguono in genere un sistema operativo in tempo reale (RTOS) ottimizzato per il controllo deterministico dei processi fisici. Ciò significa che un PLC può eseguire le istruzioni con una tempistica precisa, garantendo che le apparecchiature collegate funzionino in sincronia e rispondano agli input in modo coerente e affidabile. D'altro canto, un PC esegue solitamente un sistema operativo generico, come Microsoft Windows, macOS o Android, che non è progettato per il controllo in tempo reale e può subire ritardi nell'esecuzione delle attività.

La seconda differenza chiave è rappresentata dai componenti hardware e dalle opzioni di connettività. I PLC sono dotati di moduli di ingresso/uscita specializzati che consentono loro di interfacciarsi direttamente con sensori, attuatori, motori e altri dispositivi industriali. Sono inoltre dotati di porte di comunicazione integrate per il collegamento ai dispositivi di campo e ai sistemi di controllo di livello superiore. Al contrario, i PC si affidano a periferiche esterne, come interfacce USB e adattatori di rete, per collegarsi a dispositivi esterni. Inoltre, i PLC sono spesso dotati di alimentatori ridondanti e di supporto per moduli sostituibili a caldo per garantire il funzionamento continuo in applicazioni critiche.

I PLC offrono numerosi vantaggi, tra cui:

• Flessibilità - i sistemi PLC sono altamente flessibili e possono essere facilmente riprogrammati per processi o operazioni diverse
• Affidabilità - noti per la loro elevata affidabilità e il design robusto, i PLC possono resistere ad ambienti industriali difficili, comprese le temperature estreme [4]
• Economicità - I sistemi PLC possono contribuire a ridurre i costi complessivi minimizzando i tempi di inattività, aumentando l'efficienza operativa e richiedendo meno manutenzione rispetto ai sistemi tradizionali controllati da relè
• Facilità di risoluzione dei problemi - I sistemi PLC forniscono messaggi di errore e diagnostica dettagliati, facilitando l'identificazione e la correzione di eventuali problemi del sistema.
• Monitoraggio e controllo a distanza - I sistemi PLC consentono il monitoraggio e il controllo a distanza dei processi, permettendo regolazioni in tempo reale e la risoluzione dei problemi senza la necessità di personale in loco
• Sicurezza - I sistemi PLC possono essere programmati per includere funzioni di sicurezza, come arresti di emergenza o sistemi di allarme, per migliorare la sicurezza sul posto di lavoro e prevenire gli incidenti

1. Wikipedia. (2024.). Controllore logico programmabile. Recuperato il 29 luglio 2024, da: https://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controller
2. Tabella PLC. (n.d.). Siemens PLC. Recuperato il 29 luglio 2024, da: https://www.plctable.com/siemens-plc/
3. OMRON. (n.d). Controllori logici programmabili (PLC). Recuperato il 29 luglio 2024, da: https://industrial.omron.co.uk/en/products/programmable-logic-controllers
4. TechTarget (2024.) Controllori a logica programmabile (PLC). Recuperato il 29 luglio 2024, da: https://www.techtarget.com/whatis/definition/programmed-logic-controller-PLC