PLC cos’è e come funziona

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PLC cos’è e come funziona

Con l’articolo di oggi voglio accennare brevemente a quello che è un PLC, Programmale Logic Controller (Controllore logico programmabile).

I PLC sono molto utilizzati negli impianti elettrici industriali per automatizzare i vari “processi di lavorazione”.

Saper padroneggiare e utilizzare molto bene i PLC potrebbe rivelarsi molto utile per ottenere uno sbocco lavorativo.

Figure tecniche specializzate in questo settore sono molto richieste.

PLC: Controllore logico programmabile

Il PLC (Controllore logico programmabile) è un dispositivo elettronico per l’industria specializzato nella gestione e controllo dei processi industriali.

A livello costruttivo un PLC, è più simile ad un computer. Infatti all’interno dello stesso troviamo “CPU”, “RAM”, “BUS” e altri componenti che di solito si trovano nei più classici computer che ci ritroviamo a casa.

Per motivi di praticità in quanto un PLC deve essere posizionato in ambienti industriali, quadri elettrici, lo stesso viene realizzato tenendo conto degli spazi in cui dovrà essere posizionato. Ecco perché a differenza di un normale computer lo stesso risulta notevolmente più compatto.

Se volessimo semplificare di molto la struttura di un PLC potremmo affermare che principalmente la stessa è composta da due parti fondamentali, una parte “hardware”, l’altra “software”.

PLC Siemens LOGO

Hardware

Componenti principali di un PLC

I componenti principali di un PLC sono:

  • Alimentatore
    L’alimentatore è utilizzato per fornire l’energia elettrica a tutte le schede del PLC. Normalmente l’alimentazione è a 24 V a.c. . In base ai dispositivi presenti nell’impianto elettrico da controllare potrebbero anche esserci alimentatori che forniscono tensioni 12V/24V d.c. .
  • CPU
    La CPU è il cervello del PLC. La CPU controlla la successione con cui le istruzioni del programma vengono lette, interpreta le istruzioni, risolve le relazioni logiche fra ingressi e uscite. La CPU si occupa anche di comunicare con tutte le schede connesse sul BUS del PLC, trasferendo dati e comandi da e verso il mondo esterno.
  • Schede di ingresso digitali e analogiche
    Le schede di ingresso sono utilizzate per il controllo di grandezze digitali e analogiche
  • Schede di uscita digitali e analogiche
    Le schede di uscita se digitali sono utilizzate per comandare attuatori digitali, se analogiche permettono invece di controllare degli attuatori variabili.
  • Schede di comunicazione
    Le schede di comunicazione permettono al PLC di poter comunicare con computer, con altri PLC oppure con altri dispositivi presenti nell’impianto.

In impianti di automazione particolari vengono adottate schede speciali dedicate a gestire particolari compiti del processo di automazione .

Fisicamente un PLC sembra una piccola scatola rettangolare sulla quale troviamo riportate delle indicazioni che ci aiutano a capire la quantità e tipologia di ingressi ed uscite di cui lo stesso dispone.

Esistono principalmente due tipologie di PLC, quelli compatti e quelli modulari.

Quelli compatti sono una tipologia di PLC che cosi come li si compra rimangono, cioè possiedono un numero predefinito di ingressi e uscite e non c’è modo di aumentare le stesse.

Quelli modulari invece sono costruiti in modo da poter aumentare o diminuire, ingressi e uscite, in base alle esigenze di utilizzo. Inoltre per questa tipologia di PLC, qualora si necessiti di una scheda particolare per la gestione e controllo di una grandezza analogica o la comunicazione con altri dispositivi, è possibile effettuare un upgrade montando delle schede speciale aggiuntive.

Software

A livello software ogni PLC possiede un proprio sistema operativo definito e realizzato dalla rispettiva casa produttrice.

Inoltre sempre a livello software troviamo i linguaggi di programmazione attraverso i quali l’operatore può realizzare i propri programmi da caricare successivamente sul PLC affinché quest’ultimo si comporti in modo opportuno in base al processo da controllare.

Linguaggi di programmazione del PLC

Per poter utilizzare un PLC è necessario conoscere uno dei linguaggi di programmazione adatti allo scopo. I principali linguaggi di programmazione sono:

Linguaggi grafici:

  • diagramma funzionale sequenziale (SFC, Sequential Functional Chart)
  • linguaggio a contatti (LD, Ladder Diagram)
  • diagramma a blocchi funzionali (FBD, Function Block Diagram)

Linguaggi Testuali:

  • lista di istruzioni (IL, Instruction List)
  • testo strutturato (ST, Structured Text)

Per coloro che arrivano dal settore e elettrotecnico il linguaggio su cui ricade la preferenza, è sicuramente il LADDER.

Esempio linguaggio di programmazione LADDER per PLC

Il LADDER viene definito anche “linguaggio a contatti”, infatti attraverso l’analisi della rappresentazione grafica dello schema elettrico, l’operatore non fa altro che convertire la logica di funzionamento di quest’ultimo in uno schema LADDER, interpretabile dal PLC.

Il programmatore semplicemente utilizza simboli logici corrispondenti a segnali di ingresso e di uscita per implementare la logica non più cablando i relè, ma disegnando gli schemi elettrici nel software di programmazione.

Come funziona il PLC 

In breve in base alla logica di funzionamento che si ha in mente di realizzare l’operatore crea il programma e lo Carica nel PLC. Il PLC a sua volta esegue il programma, interpreta le varie istruzioni, elaborando i segnali digitali ed analogici provenienti da sensori e diretti agli attuatori presenti nell’impianto industriale.

Vantaggi nell’uso del PLC

Se volessimo fare un riassunto dei vantaggi che si ottengono nell’uso del PLC potremmo affermare che gli stessi sono i seguenti:

  • Semplificazione del cablaggio (meno componenti nel quadro elettrico, meno cablaggio e più semplice. Relè vari, temporizzatori, vengono sostituiti e sono contenuti tutti in un unico dispositivo, nel PLC stesso).
  • Diagnostica guasti molto più facile.
  • Modifiche al funzionamento molto più facili.
  • Consumo molto più ridotto.
  • Affidabilità nel tempo molto più alta.

Sensori ed Attuatori

  • Per Sensore possiamo intendere ogni dispositivo collegato ad un ingresso del PLC. Si può dire che si tratta di LEGGERE un valore sia esso digitale o analogico. Dunque i sensori possono essere: pulsnati, interruttori, finecorsa, proximity, sensori di pressione, temperatura, ecc.
  • Per Attuatore possiamo intendere ogni dispositivo collegato ad una uscita del PLC. Si può dire che si tratta di COMANDARE una azione e possono avere bisogno di un comando digitale o analogico. Dunque attuatori possono essere: relè, contattori, elettrovalvole, gruppi inverter/motore, ecc.

 

Conclusioni

Il PLC è dispositivo programmabile che dispone principalmente due parti fondamentali, ingressi e uscite. Agli ingressi possiamo collegare pulsanti, interruttori, finecorsa, e altre tipologie di sensori. Alle uscite vanno collegati relè, contattori, elettrovalvole e altre topologie di attuatori. Ingressi e uscite possono essere di tipo Digitale o Analogico. Per funzionare un PLC ha inoltre bisogno del programma che viene realizzato e caricato all’interno dello stesso dall’operatore/programmatore. L’operatore/programmatore per impartire, comunicare, le istruzioni al PLC utilizza il linguaggio di programmazione a lui più comodo.

Fatta questa mia prima introduzione su cosa sia un PLC e come funzioni, al fine di approfondire ulteriormente l’argomento, vedrò in uno dei miei prossimi articoli di convertire una rappresentazione grafica di uno schema elettrico in un programma LADDER.

Sperando che il mio articolo vi sia stato utile, se vi è piaciuto, se avete domande o dubbi in merito non esitate a contattarmi, lasciando un commento di seguito.

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Fabio Gangemi administrator

Docente a contratto presso MIUR, Project Manager presso Osticket.it. Collaboro con diversi professionisti per divulgare articoli, informazioni utili, riguardanti la tecnologia e il suo buon uso.

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