PLC è l'acronimo di programmable logic controller. Il PLC è un dispositivo informatico programmabile utilizzato per gestire processi elettromeccanici, solitamente nel settore industriale. Il PLC viene talvolta definito un PC industriale, un termine che descrive la funzione principale del PLC come macchina di calcolo industriale specializzata.
I PLC monitorano lo stato di un dispositivo di ingresso, come i segnali provenienti da un interruttore della luce, e prendono decisioni sullo stato successivo di un dispositivo di uscita, ad esempio l'accensione o lo spegnimento di una luce.
I PLC sono utilizzati anche per trasferire le informazioni dai dispositivi presenti nelle fabbriche o fuori sede ad applicazioni centralizzate, spesso eseguite su PC. I PLC sono comunemente utilizzati per il monitoraggio e il rapporto dei dispositivi, per la diagnosi di guasti in dispositivi hardware come macchine e strumenti industriali e per la gestione degli eventi dei dispositivi.
avvisi personalizzati e la visualizzazione dei dati consentono di identificare e prevenire rapidamente i problemi di salute e di prestazioni della rete.
I PLC sono i successori dei sistemi logici a relè, che sono sistemi di controllo che monitorano e controllano dispositivi di basso livello come interruttori, relè, timer, attuatori e motori. Nei sistemi logici a relè, i relè eseguono operazioni logiche, note come logica a relè, attivando e disattivando bobine magnetiche nei circuiti elettrici.
I relè possono collegare circuiti che utilizzano correnti e tensioni diverse e quindi, storicamente, erano ideali per controllare e coordinare diversi dispositivi di automazione industriale.
Lo svantaggio di un sistema logico a relè è che, come un quadro elettrico, è cablato e difficile da mantenere a causa della molteplicità dei fili. Lo sviluppo dei microcontrollori ha risolto questo problema consentendo di codificare in modo programmatico i processi logici a relè e di memorizzarli su un computer.
Un PLC tipico è collegato a un'alimentazione e consiste in un'unità di elaborazione centrale (CPU), un rack di montaggio, memoria di sola lettura (ROM), memoria ad accesso casuale (RAM), moduli di ingresso/uscita (I/O), un alimentatore e un dispositivo di programmazione.
I PLC hanno un design modulare; i moduli di I/O e altri moduli specializzati si inseriscono nel rack del PLC. I moduli PLC sono talvolta chiamati schede.
Il rack di un PLC può essere paragonato al telaio di un'automobile a cui sono collegati altri componenti. I componenti collegati in un rack PLC sono raggruppati in tre sezioni: la CPU, i moduli I/O multipli e l'alimentazione.
L'alimentatore converte la corrente alternata (CA) in corrente continua (CC). La corrente continua viene utilizzata dalla CPU e dai componenti I/O.
Come nel caso di un PC, la CPU è il cervello del PLC. La CPU ha due modalità operative: modalità di programmazione e modalità di esecuzione. In modalità programmazione, la CPU scarica la logica sotto forma di istruzioni di programmazione create da un utente su un PC. In modalità di esecuzione, la CPU esegue la logica.
La CPU controlla tutte le operazioni del PLC in base alle istruzioni di programmazione memorizzate. Un sistema di bus di controllo trasferisce le informazioni da e verso la CPU.
Il PLC riceve o rileva dati da dispositivi di ingresso come sensori di prossimità e fotoelettrici, tastiere, misuratori di livello, timer, contatori, luci di console, motori elettrici e pressostati. Il concetto di rilevamento dei dati si riferisce alla natura dei dati di ingresso del PLC, che si presentano sotto forma di segnali elettronici.
Le schede di ingresso digitali gestiscono segnali discreti, ad esempio segnali on/off. Le schede di ingresso analogiche convertono la tensione in numeri comprensibili dalla CPU.
Le uscite del PLC includono valvole, motori di avviamento, azionamenti, attuatori, solenoidi, allarmi, relè di controllo, stampanti e pompe.
Le schede di uscita digitali accendono e spengono dispositivi, ad esempio una luce. Le schede di uscita analogiche convertono i numeri digitali in tensione, ad esempio per azionare i macchinari.
I PLC possono prendere decisioni logiche ed eseguire azioni in base ai dati di ingresso che ricevono, ad esempio elaborare i dati di ingresso e inviare i dati elaborati a un dispositivo di uscita. L'elaborazione dei dati di ingresso viene eseguita da un dispositivo di programmazione.
Ad esempio, un termostato può monitorare la temperatura di un impianto di raffreddamento e inviare intermittentemente queste informazioni tramite un PLC a una stampante nel centro operativo di una fabbrica.
Il dispositivo di programmazione è solitamente un PC, una console o un dispositivo proprietario portatile. I moduli I/O indirizzano i segnali di ingresso alla CPU del PLC, dove vengono creati i segnali di uscita. Il formato dei dati di uscita è specificato da un programma di applicazione implementato sul dispositivo di programmazione.
La ROM memorizza i dati del sistema operativo e i driver. La RAM memorizza lo stato e i dettagli dei dati di ingresso e di uscita e dei programmi di applicazione.
I moduli I/O sono responsabili del trasferimento di informazioni tra il PLC e le reti di comunicazione.
Per comunicare con i dispositivi esterni, i PLC utilizzano lo standard raccomandato 232 (RS-232), che è uno standard di comunicazione seriale. L'RS-232 utilizza il codice binario per leggere e scrivere dati nel formato ASCII (American Standard Code of Information Interchange).
A livello di controllo, i PLC comunicano con i componenti di campo a livello fisico utilizzando una varietà di protocolli di comunicazione a seconda del componente. I PLC utilizzano inoltre diversi protocolli di comunicazione per comunicare su reti e con dispositivi wireless.
Il Modbus RTU è un protocollo di comunicazione seriale spesso utilizzato nelle reti di comunicazione industriale per trasmettere dati su lunghe distanze. I protocolli di comunicazione seriale, tuttavia, non hanno le prestazioni e la velocità dei protocolli Ethernet. I protocolli Ethernet utilizzati dai PLC comprendono Ethernet IPS, Modbus TCP/IP e Profinet, utilizzati per collegarsi alle reti di impianti e a Internet. I protocolli proprietari possono essere personalizzati per i dispositivi proprietari. I protocolli Universal Serial Bus (USB) sono utilizzati per collegarsi a driver e stampanti. Per i dispositivi wireless si può utilizzare il protocollo Bluetooth.
Un PLC svolge quattro funzioni operative di base. In primo luogo, analizza i dispositivi di ingresso collegati per verificarne lo stato operativo. In secondo luogo, esegue un programma che determina cosa deve accadere con i dati di ingresso. In terzo luogo, genera i dati di uscita eseguiti. In quarto luogo, utilizza una funzione di housekeeping operativo per eseguire la diagnostica interna.
I PLC utilizzano una serie di porte e protocolli di comunicazione per collegarsi ad applicazioni di controllo come i sistemi di supervisione e acquisizione dati (SCADA).
Gli operatori degli impianti industriali e i responsabili di linea interagiscono con il PLC in tempo reale utilizzando un'HMI. L'HMI è il dashboard dell'operatore, cioè l'interfaccia tra una persona e il PLC. L'HMI consente all'operatore di coordinare, gestire e controllare i processi e i dispositivi industriali.
I PLC sono utilizzati per un'ampia varietà di processi automatizzati, ad esempio per controllare gli ascensori o per accendere e spegnere gli interruttori della luce nelle build intelligenti. I PLC sono utilizzati per monitorare le telecamere di sicurezza e i dispositivi di allarme automatizzati, i semafori e i processi industriali come il taglio del vetro e della carta.
Un PLC monitora i dati di monitoraggio in tempo reale, ad esempio il tempo di attività del dispositivo, la temperatura di funzionamento e le statistiche di utilizzo. IT avvia e arresta i processi e genera notifiche in caso di malfunzionamento di una macchina.
I PLC sono utilizzati nell'assemblaggio dei prodotti, nell'imballaggio, nel controllo del movimento, nel controllo dei lotti, nella diagnostica e nel collaudo delle macchine e nei processi robotici.
Per programmare i PLC si usa comunemente la logica ladder, ma si utilizzano anche altri linguaggi, come ad esempio il diagramma a blocchi funzionali, il testo strutturato, il diagramma funzionale sequenziale e l'elenco di istruzioni.
La logica ladder utilizza diagrammi grafici basati sull'hardware dei circuiti a relè per esprimere e specificare la struttura logica dei processi nelle applicazioni software dei PLC. Il codice della logica ladder assomiglia a uno schema elettrico.
notifiche in tempo reale significano una risoluzione più rapida dei problemi, in modo da poter intervenire prima che si verifichino problemi più gravi.
I vantaggi dei PLC sono principalmente quelli che si ottengono abbandonando i tradizionali sistemi di controllo logici cablati. Rispetto ai sistemi di controllo logici tradizionali, i PLC sono più facili da costruire, installare, mantenere e modificare.
I componenti del PLC non richiedono cablaggi complessi perché la logica di controllo è implementata dal software. Le modifiche e gli aggiornamenti possono essere facilmente implementati caricando un nuovo programma di logica ladder. Le modifiche possono essere effettuate in remoto anziché manualmente, come nel caso dei sistemi con logica a relè.
La codifica della logica ladder consente di sviluppare rapidamente espressioni logiche complesse. La programmazione dei PLC è relativamente semplice e, poiché il design di un sistema PLC è modulare, è possibile installarli in diverse configurazioni fisiche e sono facilmente scalabili con più dispositivi di ingresso e uscita.
I PLC sono dispositivi specializzati, costruiti per resistere a condizioni ambientali difficili, come il freddo e il caldo estremo, e a condizioni di polvere e umidità nelle fabbriche.
I PLC sono dotati di un sistema operativo in tempo reale che svolge alcune funzioni di manutenzione, ma non richiede le utility supplementari utilizzate dai PC, come il software antivirus o i pulitori di registro.
Essendo basato su microprocessore, i tempi di esecuzione del PLC sono più rapidi rispetto ai sistemi di controllo a logica a relè, che hanno più parti meccaniche.
I codici di programmazione complessi sono spesso gestiti meglio dai PC tradizionali che dai PLC, perché sono guidati da attività piuttosto che da eventi.
Sebbene siano robusti e affidabili, i sistemi che utilizzano i PLC hanno solitamente bisogno di monitor esterni per visualizzare i dati in modo semplice.
Quando si guastano, i PLC possono richiedere un'approfondita risoluzione dei problemi da parte di specialisti del settore.
Nell'IT industriale moderno, i team giusti hanno bisogno dei dati giusti. La nostra guida mostra come implementare un monitoraggio olistico che porta elementi da IT, OT e IIoT nei vostri dashboard.
La nostra seconda guida ti dà ispirazione e idee per cruscotti che presentano dati IT, OT e IIoT - tutti in un unico posto. Vi mostriamo come sono i cruscotti industriali veramente convergenti!
Il PLC viene spesso descritto come un "computer digitale robusto", ma ci sono alcune differenze fondamentali.
Mentre un PC è necessario per far funzionare un PLC, un PC non ha bisogno di un PLC per funzionare. Infatti, il PLC è gestito da un microcontrollore, mentre il PC da un microprocessore.
Il PLC utilizza un metodo di esecuzione del codice basato sulla scansione, mentre il PC utilizza un metodo di esecuzione del codice basato sugli eventi.
Gli ingressi del PLC sono segnali e non i dati immessi dalle unità del PC. Spesso i dati provenienti da un PLC vengono raccolti da un PC e utilizzati per attivare ordini di lavoro, rapporti e notifiche.
Il sistema operativo di un PLC è progettato per svolgere attività di controllo e quindi, a differenza dei PC, non utilizza in genere antivirus o programmi di pulizia del registro.
I PLC sono programmati utilizzando linguaggi proprietari del fornitore o logica ladder. I PC sono programmati con linguaggi di alto livello come Java o C++.
I PLC non sono immuni da attacchi di cybersecurity e malware, ma i casi riportati sono meno numerosi rispetto ai PC. Il motivo è che i PLC hanno funzionalità limitate rispetto ai PC.
L'implementazione di piccoli sistemi PLC è di solito più economica rispetto a un caso d'uso simile per un PC, ma i grandi sistemi PLC necessari per operazioni logiche complesse possono essere costosi. Essendo più adatti a condizioni ambientali difficili, i PLC possono essere più economici da mantenere fisicamente.
I circuiti di controllo nei sistemi con logica a relè devono essere cablati per ogni singola funzione di controllo. La logica a relè si basa sull'esecuzione di funzioni logiche e di controllo basate su diagrammi di circuiti elettronici fisici.
Con la logica ladder, le funzioni logiche e di controllo vengono eseguite mediante un PLC programmabile basato su microprocessore. Il PLC memorizza il programma della logica ladder. A differenza dei sistemi di controllo cablati, i PLC possono essere riprogrammati, con un risparmio di tempo e denaro, poiché non è necessario sostituire cavi e fili costosi. Solo i dispositivi di I/O in un PLC richiedono un cablaggio fisso.
I termini microcontrollore e microprocessore sono talvolta usati in modo intercambiabile, ma c'è una grande differenza tra i due. Un chip di microprocessore ha solo una CPU. Un microcontrollore è composto da CPU, memoria e moduli di ingresso/uscita (I/O), tutti integrati in un unico chip.
Un microprocessore non può funzionare indipendentemente da altri componenti, come circuiti e memorie aggiuntive, moduli I/O e software.
Un microprocessore viene utilizzato quando è richiesta un'elaborazione molto complessa, ad esempio per i giochi e nei computer portatili, e quando un compito è indefinito. Un microcontrollore è utilizzato per compiti ripetitivi e predefiniti, ad esempio nelle apparecchiature elettroniche e nelle macchine industriali.
I microcontrollori sono più economici, più piccoli e consumano meno energia dei microprocessori.
PRTG Network Monitor è un software di monitoraggio di rete completo e tiene traccia dell'intera infrastruttura IT.
I PLC consentono agli utenti di programmare attività specifiche da far eseguire alle macchine utilizzando il linguaggio di codifica della logica ladder. I PLC consentono di automatizzare in modo economico attività ripetitive in nicchie industriali. Sono anche in grado di eseguire compiti intelligenti come l'emissione automatica di ordini di lavoro e la diagnosi di apparecchiature malfunzionanti.
