Se si leggono rapporti qualsiasi sul futuro delle operazioni degli impianti e della produzione, si trova un solo consenso: l'automazione sconvolgerà praticamente ogni area e processo, comprese le comunicazioni delle apparecchiature, la manutenzione e la riparazione, nonché la produzione.
Ad oggi, l'unica area della produzione che sembra non essere stata influenzata dall'acquisizione dell'automazione è quella dei controllori logici programmabili, o PLC. C'è un motivo per cui il mercato globale dei PLC è di 16 miliardi di dollari all'anno e cresce del 9,2% all'anno. Il loro design robusto, il basso costo e la semplicità di fronte a un'integrazione complessa li hanno resi una parte essenziale della produzione.
Senza i PLC, molte organizzazioni non sarebbero in grado di supportare l'implementazione di nuove tecnologie di controllo. Per ora, i PLC rimangono parte integrante della trasformazione digitale promessa da Industry 4.0.
A cosa serve un PLC?
PLC sta per "Programmable Logic Controller" ed è sia una combinazione di unità sia un modello teorico per il controllo di moduli di input e output. Il PLC deve includere quattro componenti di base per essere un sistema completo:
- Modulo CPU:Questo è il processore centrale e la memoria necessaria per archiviare informazioni ed eseguire attività. Tutti i calcoli e l'elaborazione dei dati vengono eseguiti tramite la ricezione di input e la generazione di output.
- Alimentazione elettrica:Tutti i moduli di un PLC dipendono dall'alimentazione. I PLC sono progettati per ricevere energia CA e convertirla in energia CC.
- Dispositivi di programmazione:I PLC richiedono un software di programmazione che introduca la logica di controllo nel sistema. L'utente può quindi creare, trasferire e apportare modifiche temporaneamente all'interno del software PLC.
- Moduli di ingresso/uscita:Queste unità sono una parte importante del sistema PLC. I moduli di input e output raccolgono dati da sensori e attuatori, li immettono nel sistema PLC e quindi generano informazioni leggibili. Questi moduli possono essere digitali o analogici.
Il fatto che l'unità o il sistema sia programmabile rappresenta un notevole miglioramento rispetto alla precedente gestione del controllo delle attività. È anche una fonte di vantaggio competitivo per i PLC: i tecnici non devono modificare il cablaggio quando passano da un'attività all'altra o da un'applicazione all'altra. Possono semplicemente riprogrammare il dispositivo.
Un PLC è costituito da un processore che esegue operazioni di controllo in base ai dati forniti dai moduli di input e output. La logica di controllo che gestisce il sistema PLC viene prima sviluppata e poi trasferita al sistema PLC.
Il modo più semplice per visualizzare un PLC è immaginare un computer con un microprocessore ma senza tastiera, mouse o monitor. La sua ampia gamma di usi industriali spesso significa che questo sistema fisicamente robusto può resistere ad ambienti molto difficili.
Le caratteristiche funzionali di un PLC possono includere timer e contatori, dispositivi di misurazione e sensori per parametri quali vibrazione, pressione, temperatura e flusso. Sebbene alcuni settori abbiano compiti e applicazioni unici, i PLC in genere svolgono le seguenti funzioni:
- Commutazione relè
- Conteggio, calcolo e confronto di valori analogici
- Modifica della logica di controllo nel più breve tempo possibile
- Risposta rapida alle modifiche dei parametri di processo (risposta programmabile)
- Monitoraggio e controllo nel tempo per aumentare l'affidabilità complessiva del sistema di controllo (richiesto intervento manuale)
- Risoluzione dei problemi sempre più semplice ed efficace nel tempo
- Integrazione perfetta con i computer HMI (Human Machine Interface)
Se costruiti correttamente, le aziende possono utilizzare i PLC e impiegarli in un'ampia gamma di applicazioni in diversi settori. Ciò che potresti non sapere è che siamo arrivati a fare affidamento sui PLC per le tecnologie più banali e quotidiane per funzionare correttamente. Panifici, lavatrici, ascensori e persino segnali stradali sono tra le numerose applicazioni civili che richiedono il controllo dei PLC e la raccolta dati per regolare le attività.
Perché le aziende manifatturiere utilizzano i PLC?
Nel 2019 (e oltre), i PLC continueranno a brillare per la loro intrinseca semplicità e flessibilità. Sono abbastanza potenti da adattarsi a un'ampia gamma di ambienti e attività, ma abbastanza semplici da consentire anche ai tecnici senza conoscenze di programmazione o scripting di padroneggiarli rapidamente.
Alcune caratteristiche specifiche dei PLC li rendono la prima scelta per i settori che si affidano a questi sistemi. Petrolio e gas, servizi idrici, produzione di alimenti e bevande e lavori pubblici sono solo alcuni esempi di settori che si affidano alle opportunità offerte dai PLC.
1) I PLC sono facili da programmare
Quando qualcuno decanta la flessibilità dei sistemi PLC come un vantaggio, sta parlando del fatto che questi sistemi possono essere programmati anche da persone con un livello di conoscenza molto scarso.
Ciò significa che i tecnici possono usarli con la stessa facilità dei consumatori. È anche possibile espandere un sistema PLC programmandolo per seguire una serie di istruzioni se si verificano determinate condizioni.
Con un'ampia gamma di utilizzi in tutti i settori, i dipendenti di ogni azienda avranno le proprie competenze. Quando si utilizzano i PLC, la semplicità della programmazione della logica di controllo nel sistema significa che non è necessario qualcuno esperto nelle sfumature del linguaggio informatico per riscrivere un programma quando cambia un'attività o un'applicazione.
2) I PLC possono fornire un ambiente di programmazione unificato
I PLC rappresentano il metodo preferito per controllare, misurare ed eseguire attività in applicazioni industriali e di produzione complesse, perché funzionano bene con altri sistemi. I PLC funzionano bene con PC, PAC (controllori di automazione programmabili), dispositivi di controllo del movimento e HMI.
Tuttavia, per essere efficace, un ambiente unificato deve essere ben pianificato e non deve essere troppo difficile da usare per l'utente. Tuttavia, i PLC situati in ambienti di programmazione più grandi consentono agli utenti con un livello di conoscenza di base di accedere a più funzioni che possono comunicare tra loro, fornire dati l'uno all'altro ed eseguire attività complesse.
3) Il PLC raccoglie dati affidabili
Il numero di input che imposti sul sistema PLC è determinato dall'utente. Ciò significa che non c'è limite al numero di fonti di dati e alla quantità di dati che possono fluire. Dispositivi di misurazione, sensori e controlli di movimento possono acquisire più parametri, quindi spetta all'utente decidere come raccogliere questi dati e come visualizzare gli output.
4) I PLC possono essere utilizzati per la manutenzione predittiva
Poiché i PLC odierni sono dotati di più memoria e potenza di elaborazione, possono essere programmati per eseguire attività complesse e impegnative. Una di queste attività è la manutenzione predittiva. La potenza della manutenzione predittiva, specialmente all'inizio dell'Industria 4.0, non può essere sopravvalutata.
Nella fabbrica connessa, che è una delle caratteristiche della quarta rivoluzione industriale, una macchina può essere connessa e responsabile del funzionamento di diversi altri processi. Di conseguenza, la manutenzione predittiva può aumentare significativamente l'efficienza e ridurre la frequenza di tempi di fermo e di eventi catastrofici.
La manutenzione predittiva inizia con la manutenzione preventiva. Se un pezzo specifico di apparecchiatura raggiunge una soglia prestabilita, un sensore si spegne, comunicando ai tecnici che l'apparecchiatura deve essere riparata o sostituita. Una quantità sufficiente di questi report viene quindi raccolta come punti dati stessi per comunicare al sistema quali fattori prevedono usura o problemi imminenti. Il PLC interagirà con lo SCADA per visualizzare i programmi di manutenzione o consentire flessibilità nella configurazione di nuove regole di manutenzione.
Conclusione
I PLC stanno ora più che mai dimostrando il loro valore, poiché le aziende manifatturiere e industriali basate sugli impianti abbracciano la trasformazione digitale richiesta per i loro mercati di nicchia. La loro fondamentale facilità d'uso e semplicità li rendono una soluzione flessibile e familiare di fronte alla crescente complessità.
I professionisti preferiscono i sistemi PLC quando utilizzano altre applicazioni IoT o quando lavorano con sistemi di controllo come SCADA. Come sistema di controllo logico, i PLC sono adatti alle tendenze di Industry 4.0 che richiedono previsione dei dati, previsione dello stato di errore, scoperta della correlazione tra due o più flussi di dati PLC indipendenti e ottimizzazione del sistema.
La posizione critica e il ruolo del PLC richiedono anche che rimanga completamente funzionante in ogni momento. I produttori e le aziende di impianti possono adottare le best practice per garantire che questi componenti principali funzionino sempre senza problemi.