PLC completo di automazione industriale
Soluzioni
I controllori logici programmabili (PLC) sono uno dei dispositivi fondamentali nell'automazione industriale e un'applicazione chiave che consente alle fabbriche di operare in modo automatizzato. I PLC sono in genere sistemi modulari composti da più moduli, progettati specificamente per il controllo logico, il controllo sequenziale, il controllo temporale, il controllo del conteggio e altre operazioni. Questo articolo introdurrà l'applicazione dei PLC nell'automazione industriale, nonché le relative soluzioni sviluppate da ST (STMicroelectronics) appositamente per le applicazioni PLC.
Controllare il funzionamento delle apparecchiature di automazione industriale attraverso il controllo logico
I PLC sono ampiamente utilizzati in vari sistemi di automazione. Prendendo come esempi l'unità di controllo (comunemente denominata unità di elaborazione centrale, CPU) e più moduli di ingresso/uscita o altri moduli funzionali (moduli di espansione), l'unità di controllo comunica con i moduli di espansione tramite un bus dedicato (in genere un bus specifico del cliente-noto come interfaccia backplane). L'unità di controllo funziona in modo ciclico e scambia regolarmente dati con i moduli di espansione. I moduli di ingresso/uscita stabiliscono interfacce/connessioni con il lato di lavorazione dell'impianto, fornendo informazioni su varie variabili fisiche rilevate dai sensori da un lato e consentendo l'interazione con processi automatizzati azionando diversi attuatori dall'altro. Ogni modulo deve essere integrato in un sistema automatizzato completo per fornire connettività a vari bus di campo e reti Ethernet industriali.
Le funzioni principali dei PLC nell'automazione industriale includono il controllo logico, che prevede il controllo del funzionamento delle apparecchiature in base a programmi logici pre-programmati. Ad esempio, i PLC possono determinare se avviare o arrestare una macchina in base agli input dei sensori. In termini di controllo sequenziale, i PLC possono eseguire operazioni in un ordine specifico su linee di produzione automatizzate per garantire che ogni processo venga completato in tempo.
Inoltre, i timer e i contatori interni dei PLC possono essere utilizzati per un controllo preciso del tempo e il conteggio dei materiali. I moderni PLC dispongono anche di funzionalità di ingresso/uscita analogiche, che consentono loro di elaborare segnali analogici come temperatura e pressione. I PLC possono comunicare con altri dispositivi tramite vari protocolli di comunicazione per facilitare il monitoraggio e il controllo remoto e possono rilevare e diagnosticare guasti del sistema, riprendendo automaticamente il funzionamento quando possibile.
I PLC possono controllare il funzionamento coordinato di vari tipi di apparecchiature automatizzate
I PLC sono ampiamente utilizzati nelle linee di produzione automatizzate per controllare il funzionamento coordinato di vari tipi di apparecchiature, migliorando così l'efficienza produttiva. In settori quali quello chimico e alimentare e delle bevande, i PLC possono essere utilizzati per controllare vari parametri nel processo di produzione, come temperatura, pressione e livello del liquido. Inoltre, i PLC possono essere utilizzati per controllare il funzionamento di apparecchiature meccaniche, come macchine utensili CNC e macchinari per l'imballaggio, per garantirne il funzionamento preciso.
I PLC possono essere applicati anche nell'automazione degli edifici per controllare l'aria condizionata, l'illuminazione, i sistemi di sicurezza e altro ancora. Nei sistemi di trattamento dell'acqua e di trattamento delle acque reflue, i PLC possono essere utilizzati per controllare pompe, valvole e altre apparecchiature per ottenere un funzionamento automatizzato. Nei sistemi di gestione dell'energia, i PLC possono essere utilizzati per monitorare e controllare la distribuzione e il consumo di energia per ottenere effetti di risparmio energetico. La flessibilità e l'affidabilità dei PLC li rendono un componente indispensabile nell'automazione industriale, in grado di adattarsi a diverse e complesse esigenze di controllo.
Nelle applicazioni fieldbus ed Ethernet industriali, la tecnologia di comunicazione cablata è ampiamente utilizzata nell'Industria 4.0 e nelle applicazioni IoT industriali. Questa tecnologia è in continua evoluzione, passando dai tradizionali bus di campo ai bus basati su Ethernet-per connettere interfacce uomo-macchina (HMI), controller logici programmabili, macchine, I/O, unità, attuatori e sensori.
Le interfacce uomo-macchina ci aiutano a controllare in modo efficace le apparecchiature e a prendere decisioni in base al feedback della macchina. Queste interfacce possono essere semplici display montati direttamente su macchine per l'automazione di fabbrica o pannelli display multi-touch utilizzati per controllare intere linee di produzione. Inoltre, per raggiungere l'Industria 4.0, i PLC possono utilizzare le reti di comunicazione IO-Link (IEC 61131-9) per connessioni dati bidirezionali punto-a punto (fino al livello dell'attuatore e del sensore), supportando la preelaborazione dei dati, la regolazione dei parametri del sensore e la diagnostica avanzata.
Nell'applicazione dei moduli I/O digitali, i moduli di ingresso/uscita (I/O) raccolgono dati dai dispositivi di ingresso (inclusi sensori di prossimità, pressione, temperatura e pulsanti) e attuatori di controllo come valvole, relè e apparecchi di illuminazione (dispositivi di uscita). Questi moduli possono essere aggiunti agli armadi di controllo PLC o integrati nelle apparecchiature di produzione all'interno di una fabbrica.
In un PLC, l'unità di controllo PLC è l'elemento costitutivo principale per l'elaborazione dei dati dai dispositivi di input e il controllo delle uscite. Può essere integrato con moduli I/O per fornire la funzionalità richiesta. L'unità di controllo PLC supporta anche connessioni a vari bus di campo (inclusi Profibus, Modbus e CANopen), Ethernet industriale (come Profinet ed EtherCAT), tecnologie wireless e bus backplane collegati al sistema.
