La guida completa ai controllori logici programmabili (PLC)
- kwoco-plc.com
- 26 settembre 2024
- 01:47 di mattina
Nel mondo in rapida evoluzione dell'automazione industriale, i controllori logici programmabili (PLC) sono emersi come componenti cruciali per migliorare l'efficienza, l'affidabilità e la flessibilità nella produzione e nel controllo dei processi. Dalle linee di assemblaggio ai sistemi robotici, i PLC sono la spina dorsale dell'automazione moderna.
Questa guida si propone di svelare i misteri dei PLC, esplorare le loro applicazioni e fornire approfondimenti sulle loro funzionalità, per garantire che sia i principianti sia i professionisti esperti possano sfruttarne efficacemente la potenza.
Sommario
Cosa sono i controllori logici programmabili (PLC)?
Controllori logici programmabili (PLC) sono computer digitali industriali progettati per controllare processi di produzione o macchinari. Ricevono segnali di input da sensori e altri dispositivi, elaborano questi segnali secondo una logica predefinita e quindi inviano comandi ad attuatori e macchinari. Questa capacità di elaborare più input e output rende i PLC indispensabili in vari settori.
Termini comuni in PLC
- Ingressi e uscite (I/O): I PLC hanno moduli di input che ricevono dati da vari sensori (ad esempio, temperatura, pressione) e moduli di output che inviano comandi ai dispositivi (ad esempio, motori, luci).
- Programmazione logica: I PLC utilizzano la logica ladder, i diagrammi a blocchi funzione o il testo strutturato per la programmazione. Ciò consente di creare una logica di controllo complessa in un modo più facile da visualizzare e comprendere.
- Ciclo di scansione: I PLC funzionano in un ciclo continuo, noto come ciclo di scansione, che comprende la lettura degli input, l'esecuzione del programma di controllo e l'aggiornamento degli output.
Quali sono le caratteristiche principali di un PLC?
I sistemi PLC vantano diverse caratteristiche uniche che li rendono indispensabili.
- Alta affidabilità: La maggior parte dei PLC utilizza microcomputer a chip singolo. Sono dotati di circuiti di protezione e funzioni di autodiagnosi, migliorando l'affidabilità del sistema.
- Flessibilità: Prima dei PLC, i sistemi di controllo cablati erano la norma. L'avvento dei PLC ha rivoluzionato tutto questo consentendo la programmazione delle attività di controllo tramite software.
- Facilità di installazione: Non sono necessarie sale macchine speciali o misure di schermatura rigorose. Finché sensori e attuatori si collegano correttamente ai terminali I/O del PLC, il sistema funziona senza problemi.
- Scalabilità: Può essere ampliato per ospitare dispositivi e processi aggiuntivi.
- Conveniente: Riduce i tempi di fermo e i costi di manutenzione grazie a un funzionamento efficiente.
Come funzionano i PLC
Per comprendere la funzionalità dei PLC è necessario comprendere diversi componenti e processi:
1. Moduli di ingresso/uscita
- Moduli di ingresso: Questi si collegano sensori e passa al PLC, convertendo i segnali del mondo reale in un formato comprensibile per il PLC.
- Moduli di uscita: Questi inviano segnali agli attuatori, che controllano dispositivi come motori, luci e valvole.
2. L'unità centrale di elaborazione (CPU)
La CPU è il cervello del PLC. Elabora i segnali di input, esegue il programma di controllo e genera segnali di output. Esegue operazioni in base a una sequenza predefinita, assicurando che il sistema funzioni come previsto.
3. Programmazione PLC
I PLC vengono programmati utilizzando vari linguaggi, il più comune dei quali è Logica a scalaQuesta rappresentazione grafica assomiglia alla logica dei relè elettrici, rendendola intuitiva per gli ingegneri:
- Linguaggio del diagramma a scala (LD): Il linguaggio ladder diagram è il primo linguaggio di programmazione utilizzato da PLC ed è anche il linguaggio di programmazione più comunemente utilizzato per PLC. Si è evoluto dallo schema elettrico del sistema di controllo dei relè. I sistemi sono simili, ma ci sono alcune differenze nell'uso di simboli ed espressioni.
- Linguaggio di testo strutturato (ST): Il linguaggio di testo strutturato è un linguaggio di testo di alto livello che può essere utilizzato per descrivere il comportamento di funzioni, blocchi funzione e programmi e può anche descrivere il comportamento di passaggi, azioni e transizioni in diagrammi di flusso di funzioni sequenziali
- Linguaggio del diagramma di flusso della funzione sequenziale (SFC): Il diagramma di flusso di una funzione sequenziale è anche chiamato diagramma di flusso o diagramma di transizione di stato ed è un linguaggio grafico di descrizione funzionale.
- Linguaggio del diagramma a blocchi funzionali (FBD): Il linguaggio dei diagrammi a blocchi funzionali utilizza simboli grafici simili ai circuiti logici digitali, con logica intuitiva e facile da usare.
- Linguaggio dell'elenco delle istruzioni (IL): Il linguaggio di programmazione dell'elenco di istruzioni è simile al linguaggio assembly mnemonico nei computer. È il linguaggio di programmazione più elementare per i controllori programmabili.
4. Il ciclo di scansione del PLC
Un PLC funziona in un ciclo continuo:
- Scansione di input: Legge lo stato di tutti i dispositivi di input.
- Esecuzione del programma: Elabora la logica di controllo in base allo stato di input.
- Scansione di output: Aggiorna lo stato dei dispositivi di output in base all'esecuzione del programma.
Questo ciclo garantisce che i PLC possano rispondere ai cambiamenti in tempo reale, mantenendo il controllo del sistema.
Applicazioni comuni dei PLC
I PLC trovano applicazioni in numerosi settori. Ecco alcuni esempi:
- Produzione: Nelle linee di assemblaggio delle automobili, i PLC controllano i bracci robotici, i nastri trasportatori e i sistemi di controllo qualità.
- Cibo e bevande: I PLC gestiscono processi quali miscelazione, imbottigliamento e confezionamento per garantire coerenza e qualità.
- Trattamento dell'acqua: I PLC regolano il dosaggio dei prodotti chimici, monitorano la qualità dell'acqua e controllano le pompe negli impianti di trattamento delle acque reflue.
- Energia: Nelle centrali elettriche, i PLC monitorano le condizioni delle apparecchiature, gestiscono gli allarmi di sistema e controllano le turbine.
Queste applicazioni illustrano come i PLC migliorino l'efficienza operativa e garantiscano la sicurezza in vari settori industriali.
Hardware PLC
- Tipi di processore: Diversi PLC presentano velocità e capacità di processore variabili. La scelta di quello giusto dipende dalla complessità dell'applicazione.
- Alimentazione elettrica: I PLC necessitano di un'alimentazione stabile, in genere da fonti a 24 V CC.
- Allegati: Gli involucri robusti proteggono i PLC dai rischi ambientali, garantendo un funzionamento affidabile anche in condizioni difficili.
Software per PLC
- Software di programmazione: La maggior parte dei PLC è dotata di software proprietario per la programmazione e la diagnostica. Familiarizzatevi con questi strumenti per un'efficace configurazione del sistema.
- Software di simulazione: Prima di distribuire i programmi, utilizzare un software di simulazione per testare la logica senza mettere a rischio le apparecchiature fisiche.
Tipi e classificazioni dei PLC
I PLC possono essere classificati in diverse tipologie in base alle dimensioni, alla funzionalità e all'applicazione:
| Tipi di PLC | Descrizione | Casi d'uso |
| PLC compatti | Si tratta di soluzioni più piccole e convenienti, ideali per attività di controllo di base. | Adatto per piccoli processi produttivi e automazione degli edifici. |
| PLC modulari | Composto da moduli separati per input/output, CPU e comunicazione. | Ideale per sistemi complessi che richiedono flessibilità ed espansione. |
| PLC di sicurezza | Progettato per gestire applicazioni critiche per la sicurezza. | Utilizzato in settori come quello automobilistico e farmaceutico, dove il rispetto delle norme di sicurezza è fondamentale. |
Produttori di PLC
Il settore dei PLC è popolato da diversi attori chiave, ognuno dei quali contribuisce al progresso delle tecnologie di automazione:
Siemens
Sono noti per i PLC della serie S7, ampiamente utilizzati in varie applicazioni industriali. Sfoglia tutti i PLC >>
Automazione Rockwell
I loro PLC Allen-Bradley sono noti per la robustezza e la facilità di integrazione nei sistemi di produzione. Sfoglia tutti i PLC >>
Mitsubishi elettrico
Offre una gamma di PLC adatti a diverse applicazioni, ponendo l'accento su affidabilità e prestazioni. Sfoglia tutti i PLC >>
Omron
I loro PLC sono apprezzati per la flessibilità e le opzioni di controllo avanzate, ampiamente utilizzati nella produzione intelligente. Sfoglia tutti i PLC >>
Considerazioni chiave nella scelta di un PLC
La scelta del PLC giusto è fondamentale. Ecco alcuni principi da considerare:
- Requisiti I/O: Assicurarsi che il PLC sia in grado di gestire gli input e gli output necessari per l'applicazione.
- Potenza di elaborazione: Valuta la velocità e la capacità della CPU.
- Condizioni ambientali: Scegliere un PLC in grado di resistere all'ambiente operativo.
- Supporto utente: Assicurarsi che il produttore fornisca risorse e supporto tecnico adeguati.
- Assicurare che soddisfi i requisiti funzionali offrendo al contempo il miglior rapporto qualità-prezzo.
- Valutare la progettazione strutturale, i metodi di installazione, la funzionalità, i tempi di risposta e l'affidabilità del sistema.
Conclusione
In sintesi, comprendere i PLC è essenziale per l'automazione moderna. Offrono affidabilità, flessibilità e facilità di installazione, rendendoli una pietra angolare dei sistemi di controllo industriale.
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