All’interno di un impianto di produzione industriale, possiamo trovare dei macchinari per la lavorazione dei prodotti e quadri elettrici. Ciò che consente a tutti i macchinari di funzionare correttamente, sono dei dispositivi presenti, dalle linee di produzione ai sistemi, che controllano gli impianti in casa.

Questi dispositivi prendono il nome di PLC, ovvero dei cervelli elettronici che negli ultimi anni si sono resi essenziali nel settore dell’automazione industriale e che consentono un corretto funzionamento dei macchinari, dei processi e degli impianti elettrici. Scopriamone insieme il funzionamento.

Che cos’è un PLC?

PLC è l’acronimo di “Programmable Logic Controller” e rappresenta un dispositivo utilizzato per il controllo dei processi industriali. Per potere funzionare i PLC svolgono un programma ed elaborano dei segnali digitali e analogici che provengono da sensori presenti in un impianto industriale.

Il primo PLC venne creato da Dick Morley nel 1968 e oggi dopo ben oltre una cinquantina di anni, questi dispositivi si sono evoluti diventando più compatti, economici e presenti nelle abitazioni comuni, per la gestione di vari impianti installati (di riscaldamento, allarme, irrigazione e quant’altro di tecnologico).

I PLC sono ideali per l’utilizzo in ambito di automazione industriale, per via della loro capacità di calcolo ma anche grazie alla resistenza che permette di sopravvivere alle interferenze elettriche, sbalzi termici e umidità elevata, polvere, vibrazioni e qualsiasi evento che possa compromettere l’integrità di un dispositivo elettronico, lavorando in alcune situazioni h24.

Come sono costituiti i PLC?

Un PLC è composto da un alimentatore, una CPU, schede di ingresso e uscita digitale, schede di ingresso e uscite analogiche. I PLC possono combinarsi perfettamente con sistemi e impianti 4.0 tramite schede di comunicazione per connetterli con altri controllori logici programmabili.

Nel caso di robot, ad esempio, è possibile dotare il dispositivo di schede di controllo per la gestione degli spostamenti e per il posizionamento dei robot. Con le necessarie modifiche e la potenza di calcolo adeguata, un PLC può essere inserito in qualunque automazione o processo industriale, collegato a vari sensori per ottenere un migliore controllo della linea o dell’ambiente in cui deve lavorare.

Come funziona un PLC?

Essendo il vero e proprio “cervello elettronico” dei macchinari, la prima azione che compie all’accensione è quella di leggere tutti gli ingressi del portale, analogici e digitali. Successivamente, memorizza lo stato degli ingressi all’interno di una memoria che viene chiamata “registro immagine degli ingressi”.

A questo punto, la CPU elabora in sequenza le istruzioni di comando, registrando i risultati nel “registro immagine delle uscite”. Questo materiale viene poi scritto sulle uscite fisiche, attivandole. Suddetto processo si ripete continuamente ed è conosciuto come “elaborazione ciclica” che richiede dai 10 ai 100 millesimi di secondo per ogni ciclo eseguito dal PLC.

Come si programma un PLC?

Un PLC viene programmato mediante un computer, utilizzando dei software appositi e creando dei programmi da caricare sulla memoria CPU del PLC. Esistono 5 linguaggi di programmazione maggiormente utilizzati, tre grafici (Ladder Diagram, Sequential Functional Chart e Function Block Diagram) e due testuali (Structured Text e Instruction List) che tengono conto della normativa in vigore.

In particolare, Ladder Diagram sembra essere stato il programma più utilizzato fino a pochi anni fa, una trasposizione informatica dei circuiti elettrici che offre la possibilità, anche a coloro che non hanno dimestichezza con i linguaggi di programmazione ma che possiedono competenze elettrotecniche, di capire intuitivamente come potere programmare un PLC utilizzando simboli logici che corrispondono a segnali di ingresso e di uscita.

PLC e automazione industriale

Nell’ambito dell’automazione industriale i PLC si possono adattare a impianti che sono molte volte soggetti a modifiche nel corso della loro vita oppure a impianti di produzione di massa. In questi impianti, i PLC sono indispensabili per potere gestire l’intero ciclo di produzione. Non importa se all’interno della linea siano aggiunti o rimossi dei macchinari, perché si possono riprogrammare e adattare i PLC a ogni modifica della linea.

Nel caso di impianti che presentano processi di automazione meno complicati, si può scegliere anche un PLC già programmato e più economico. Per tutti quei processi in cui viene richiesta una grande capacità di calcolo, come i processi degli impianti chimici o per i controlli di precisione, anche un PLC ad alte prestazioni potrebbe non essere adeguato.

Infatti, in questi casi, si tende a scegliere dei single-board computer, in cui troviamo dei software che simulano le funzioni di un PLC all’interno di un computer industriale. Questi software possiedono la capacità di potersi interfacciare con i moduli I/O presenti, con la peculiarità di vantare la potenza di calcolo di un computer vero e proprio.