4 PLC

PLC
Il PLC (programmable logic controller) è un controllore specializzato nella gestione di processi e macchine industriali; il
PLC esegue un programma ed elabora i segnali in ingresso per comandare delle uscite.
La diffusione dei PLC è dovuta al fatto che può, nella maggior parte dei casi, aumentare la produzione e diminuire la
manodopera riducendo drasticamente il tempo di installazione rispetto ad un normale sistema elettromeccanico.
COME E’ FATTO UN PLC
Un PLC è un componente hardware compatto o componibile.
La struttura del PLC viene adattata in base al processo da automatizzare, durante la progettazione del sistema di
controllo, vengono scelte le schede adatte alle grandezze elettriche in gioco. Le varie schede vengono quindi inserite sul
BUS o Rack del PLC.
Esistono “piccoli” PLC costruiti in forma compatta, in unico contenitore esterno che comprendono
l’alimentatore e le schede di ingresso e quelle di uscita, gestiscono un numero limitato di ingressi e uscite.
Un PLC è composto da un alimentatore, dalla CPU (dove viene “salvato” il programma ed elaborato), da un certo
numero di schede di ingressi digitali ed uscite digitali (digitale : segnale on-off = presente-assente) e nel caso in
cui sia necessario gestire grandezze elettriche analogiche, (esempio di segnali tipici : 0-10Vdc; 4-20mA) il PLC può
ospitare delle scheda di ingresso o uscita analogiche. Il PLC può operare in rete con altri PLC, può quindi essere
equipaggiato con schede di comunicazione con il protocollo di comunicazione della rete usata. Nel caso di operazioni di
movimentazione, come nel campo dell’automazione in senso “stretto”, il PLC può essere equipaggiato con schede
controllo assi, cioè schede con risposte elettriche molto veloci che permettono di gestire spostamenti e posizionamenti.
-Alimentatore
L’alimentatore è un apparato indispensabile per il funzionamento, fornisce l’energia elettrica al PLC.
-CPU
La CPU è il cervello del PLC. La CPU è una scheda complessa basata su un microprocessore con un sistema operativo
“proprietario” definito dal costruttore. La CPU durante il funzionamento a regime, colloquia con tutte le schede presenti
sul Bus del PLC trasferendo dati e comandi sia verso il mondo esterno, sia dal mondo esterno. Una delle caratteristiche
peculiari della CPU del PLC è quella di permettere modifiche del programma di gestione della macchina/impianto
durante il normale funzionamento. Questa possibilità è estremamente utile nel caso di impianti che devono essere sempre
in funzione.
Schede di ingresso digitali
Le schede di ingresso digitali sono utilizzate per la lettura di comandi “digitali” (0-1). Ogni scheda può gestire
normalmente 4 /8/16 /32/64 ingressi digitali differenti. I segnali dal campo vengono fatti arrivare con cavi elettrici fino
alla morsettiera della scheda.
Schede di uscita digitali
Le schede di uscita digitali sono utilizzate per comandare gli attuatori; ad esempio un relè è un attuatore digitale in
quanto può avere solo due stati stabili : diseccitato o eccitato. Altro esempio è una elettrovalvola a due stati : aperta o
chiusa. Anche nel caso di schede di uscita digitali, si possono gestire da 4 a 64 uscite digitali differenti.
Schede di ingresso analogiche
Questo tipo di schede di ingresso permettono il controllo di grandezze elettriche il cui valore può variare entro un
intervallo. Le grandezze in gioco sono in tensione o in corrente. Ad esempio, sono disponibili schede di ingresso
analogico in tensione con intervallo variabile tra 0 e 10Vdc oppure in corrente con intervallo variabile tra 0 e 20mA o tra
4 e 20mA. Sono poi disponibili schede con ingressi analogici per sonde di temperatura (es.Termocoppie,
termoresistenze).
Schede di uscite anlogiche
Le schede di uscita analogiche permettono di controllare degli attuatori variabili, possono essere in corrente o in
tensione. Ad esempio è possibile comandare un motore elettrico tramite un inverter variandone la velocità, tramite la
frequenza, da zero alla sua massima velocità. Oltre all'esempio sopra citato servono per regolazioni di temperatura
variando l'intervallo di uscita, regolazioni di luce.
Schede di conteggio veloce
Sono in grado di ricevere il segnale di un sensore di conteggio e della direzione (up/down ossia incremento/decremento)
più un canale di azzeramento. Normalmente è possibile programmarle in modo che attivino una funzione (per esempio
comandando un’uscita) al raggiungimento di un dato conteggio impostato o se il conteggio è compreso tra “una finestra” di
valori.
Schede di comunicazione
Il PLC durante il suo funzionamento può dover comunicare con computer, altri PLC oppure con altri dispositivi come le
macchine CNC (torni o frese a controllo numerico). La comunicazione con computer ed altri dispositivi avviene tramite tipi
di connessione standard quali :
· RS232
· RS422/RS485
· TCP/IP
La comunicazione con altri PLC, computer, inverter, pannelli operatore avviene tramite protocolli standard, ad esempio :
Profibus
Modbus
Ethernet
Schede controllo assi
Si impiegano dove sia necessario controllare il movimento di un organo meccanico tramite un motore brushless o passopasso. Alcune schede presentano un funzionamento particolarmente semplice permettendo di impostare una quota che
l’asse deve raggiungere e un ingresso per la retroazione di posizione (cioè dove è posizionato l’asse momento per
momento), altre particolarmente complesse consentono il controllo/comando di funzioni particolari e specifiche.
Linguaggi di programmazione
Il PLC per svolgere i suoi compiti deve essere programmato. La programmazione del PLC è normalmente effettuata con un
computer sul quale un software dedicato permette di creare programmi da scaricare poi nella memoria della CPU.
Il software di programmazione può leggere il programma direttamente dalla memoria della CPU e visualizzare il programma su
computer. Solitamente il programma utente viene “scritto” su computer, scaricato poi nel PLC e salvato sul computer stesso per
sicurezza o eventuali ulteriori modifiche. La normativa in vigore ha standardizzato 5 diversi linguaggi di programmazione di cui
tre grafici e due testuali.
Linguaggi grafici
· Ladder diagram (LD oppure KOP) detto linguaggio a contatti. E’ il linguaggio più usato in quanto è la trasposizione
informatica dei circuiti elettrici a contatti comunemente usati in elettrotecnica. L’automazione industriale era, ed è ancora, basata
su sistemi di logica cablata, il PLC ha permesso di trasportare i concetti della logica cablata nel linguaggio Ladder. Il
programmatore utilizza semplicemente i simboli logici corrispondenti ai segnali di ingresso e di uscita per implementare la
logica non più cablando i relè ma disegnando gli schemi elettrici nel software di programmazione.
· Sequential Function Charts (SFC) detto Diagramma Funzionale Sequenziale.
· Function Block Diagram (FBD oppure FUP) detto Diagramma a Blocchi Funzionali.
Linguaggi testuali
· Instruction List (IL oppure AWL) detto Lista di Istruzioni. E’ un linguaggio di basso livello assimilabile all’Assembler. Può
essere ricavato dal “Ladder”.
· Structured Text (ST) detto Testo Strutturato. Linguaggio di alto livello assimilabile al C++.
Negli ultimi anni c’è stata un progressivo utilizzo di questi dispositivi in ambiti non industriali:
essendo un ‘sistema aperto’ è installato nell’edilizia e terziario per molteplici utilizzi con estrema facilità di installazione
e versatilità.
ZELIO
Lo zelio è un piccolo PLC più propriamente definita relè programmabile in quanto si posiziona tra i PLC e i relè
classici di elettrotecnica in quanto ha funzioni abbastanza evolute ma non può eseguire complesse funzioni
matematiche rendendolo inutilizzabile per lo sviluppo di macchine automatiche avanzate.
RIASSUMENDO …..
MODULI COMPATTI:
I moduli logici compatti rispondono alle necessità dei sistemi di automazione semplici.
Il numero totale di ingressi/uscite può essere di:
- 12 o 20 I/O, nei moduli alimentati in a 24 Vac o 12 Vdc,
- 10, 12 o 20 I/O, nei moduli alimentati in a 100…240 Vac o 24 Vdc.
- 20 I/O, nei moduli alimentati in 48 Vac,
MODULI ESPANDIBILI:
Gli ingressi/uscite dei moduli logici modulari sono:
- 26 I/O, nei moduli alimentati in c 12 V,
- 10 o 26 I/O, nei moduli alimentati in a 24 V, a 100…240 V o c 24 V
Per garantire maggiori prestazioni e maggior flessibilità, ai moduli Zelio Logic
modulari è possibile collegare dei moduli di comunicazione e di estensione di I/O
(per arrivare fino ad un massimo di 40 I/O):
- moduli di comunicazione su rete Modbus o Ethernet, affiancabili esclusivamente
ai moduli Zelio Logic alimentati in c 24 Vdc.
- modulo di estensione d’ingressi/uscite analogici con 4 I/O, affiancabile
esclusivamente ai moduli Zelio Logic alimentati in c 24 Vdc,
- moduli di estensione d’ingressi/uscite digitali con 6, 10, o 14 I/O, affiancabili ai
moduli Zelio Logic alimentati nella medesima tensione delle estensioni stesse.