Controllore logico programmabile: differenze tra le versioni

Versione delle 10:29, 19 mag 2023

Versione delle 20:56, 26 lug 2023

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== Struttura ==

Un PLC è composto da un [[alimentatore elettrico|alimentatore]], dalla [[CPU]], cheda in certi casi può avere internauna o esterna unapiù [[Memoria (informatica)|memoriamemorie]] di tipo [[RAM]], [[Read-Only Memory|ROM]], [[EPROM]] o [[EEPROM]], e da un certo numero di schede di ingressi digitali e uscite digitali, eche possono essere sia integrate nel PLC stesso (in questo caso si dicono ''on board'') oppure su moduli esterni, collegati da un apposito [[Bus (informatica)|bus di comunicazione]]. Nel caso in cui sia necessario gestire grandezzesegnali analogicheanalogici, il PLC può ospitare delle schede di ingresso o di uscita sia analogiche, cheon digitaliboard o esterne.

Se il PLC opera in rete con altri PLC, sono necessarie delle schede di comunicazione adatte al [[protocollo di rete]] già implementato sugli altri PLC.

Nel caso di operazioni di movimentazione, come nel campo della [[robotica]], il PLC ospita delle schede di controllo assi, cioè delle schede molto veloci e sofisticate che permettono di gestire spostamenti e posizionamento.

Ci possono inoltre essere altre schede con funzioni particolari, in base all'impiego specifico del PLC.

=== Alimentatore ===

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La [[memoria (informatica)|memoria]] utente è spesso esterna come ad esempio nel caso di memoria [[EPROM]]. Il vantaggio di una memoria esterna è legato alla semplicità di [[Programmazione (informatica)|programmazione]] o di modifica dello stesso.<br />

La CPU durante il funzionamento a regime, colloquia con tutte le schede connesse sul BUS del PLC, trasferendo dati e [[istruzione (informatica)|comandi]] da e verso il mondo l'esterno (input e output).

Una delle caratteristiche peculiari di molte CPU è la capacità di poter gestire le modifiche del programma di gestione del processo durante il normale funzionamento. Questa possibilità è estremamente utile nel caso di impianti che devono essere sempre attivi, come ad esempio nel controllo di processo e nella produzione industriale in serie.

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* interfaccia per il dispositivo di programmazione, che comunica con gli strumenti di programmazione;

* [[bus (informatica)|bus dati]], comando, indirizzi per la veicolazione dei dati fra le varie parti e con l'esterno della CPU.

=== Memorie ===

I PLC possono essere dotati di una o più memorie, sia in base alla specifica applicazione sia in base alle diverse case costruttrici. In generale, nella maggior parte delle configurazioni si possono distinguere:

* memoria di caricamento: è una [[memoria non volatile]], che contiene il programma, i dati e le configurazioni del PLC;

* memoria di lavoro: è una [[memoria volatile]] usata per l'esecuzione del programma e per le variabili locali;

* memoria ritentiva: non volatile, è usata per memorizzare dati che devono restare salvati anche a CPU spenta;

* slot per memoria esterna (SD o simili): in alcuni PLC è presente uno slot per una memoria tampone, la cui presenza o meno non influisce sul funzionamento del PLC, ma può essere utile ad esempio per archiviare i log di processo o dei dati di lavoro che si vogliono esportare; in altri PLC, questa memoria tampone è necessaria per il funzionamento.

=== Schede di ingresso digitali ===

Le schede di ingresso digitali sono utilizzate per illa controllolettura di grandezzesegnali "digitali", cioè di tensioni a due valori (ad esempio 0 V o 24 V, oppure 0 V 110 V). Ogni scheda può gestire da 4 a 64 ingressi digitali differenti. I segnali dal campo vengono fatti arrivare con cavi elettrici fino alla morsettiera della scheda.

=== Schede di uscita digitali ===

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=== Schede di ingresso analogiche ===

Questo tipo di schede di ingresso permettono il controllo di grandezze elettriche il cui valore può variare entroall'interno di un intervallo.; Lesi grandezzedistinguono indue giococasi: sonovariazione indella tensione oe invariazione della corrente. Ad esempio sono disponibili schede di ingresso analogiche in corrente, con un intervallo variabile tra 4 [[milli (prefisso)|m]][[ampere|A]] e 20 mA. Molti produttori di PLC rendono disponibili schede con ingressi [[Analogico|analogici]] per sonde di temperatura (sia [[Termoresistenza|Pt100]] che [[Termocoppia|termocoppie]] T, J, K, ecc). Queste schede sono disponibili con varie risoluzioni (8-12-14-16 [[Bit (informatica)|bit]]) e con 1 o più ingressi separati galvanicamente disponibili in morsettiera o sul [[Connettore elettrico|connettore]] frontale.

=== Schede di uscita analogiche ===

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== Funzionamento<ref name="Gottardo12">Marco Gottardo, lulu.com (ed), ''Let's Program a PLC (seconda edizione)'' (in Italiano), Lulu.com, 2012 ISBN 1291189327</ref> ==

La prima azione che il PLC compie è la lettura degli ingressi del portale e si intendedi tutti gli ingressi, sia digitali siache analogici, on board o su bus di campo (schede remote collegate al PLC o con una rete di comunicazione). Dopo aver letto tutti gli ingressi, il loro stato viene memorizzato in una memoria che è definita "Registro immagine degli ingressi". A questo punto le istruzioni di comando vengono elaborate in sequenza dalla CPU e il risultato viene memorizzato nel "Registro immagine delle uscite". Infine, il contenuto dell'immagine delle uscite viene scritto sulle uscite fisiche, ovvero le uscite vengonoassumono attivatelo stato predisposto dalla CPU. Poiché l'elaborazione delle istruzioni si ripete continuamente, si parla di elaborazione ciclica; il tempo che il controllore impiega per una singola elaborazione viene detto tempo di ciclo (solitamente da 10 a 100 millisecondi).

Un PLC si dice ''in run'' quando il programma è in esecuzione, mentre si dice ''in stop'' (o ''in arresto'') quando il PLC è acceso ma non sta eseguendo il programma.

== Linguaggi di [[Programmazione (informatica)|programmazione]] ==

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==Il PLC rispetto ad altri sistemi di controllo==

I PLC si adattano bene a una serie di compiti di [[automazione]]. Questi sono in genere processi industriali nel settore manifatturiero, dove i costi di sviluppo e manutenzione del sistema di automazione èsono elevatoelevati rispetto al costo totale dell'automazione, e dove sono attese modifiche al sistema durante la sua vita operativa. I PLC contengono dispositivi di input e output compatibili con i dispositivi pilota ed i controlli industriali; richiedono poca progettazione elettrica, ed il problema del progetto è focalizzato sulla sequenza desiderata di operazioni. Le applicazioni PLC sono tipicamente sistemi altamente personalizzati, per cui il costo di un PLC preconfezionato è basso rispetto a quanto costerebbe il progetto di un controllore su misura. Per contro, nel caso di prodotti di massa, [[sistemi di controllo]] personalizzati risultano economici. Ciò è dovuto al minor costo dei componenti, che possono essere scelti in modo ottimale al posto di una soluzione "generica", e dove i costi di progetto non ricorrenti sono distribuiti su migliaia o milioni di unità.

Per applicazioni in grandi numeri o nel caso di compiti di automazione fissi e molto semplici, vengono utilizzate tecniche diverse. Per esempio, una [[lavastoviglie]] casalinga potrebbe essere controllata da un temporizzatore elettromeccanico a camme, chepiù costa pochissimoeconomico se prodotto in grandi quantità.

Un progetto basato su [[microcontrollore]] sarebbe appropriato qualora vengano prodotte centinaia o migliaia di unità e quindi il costo di sviluppo (progettazione di alimentatori, hardware di ingresso/uscita e necessario test e certificazione) possa essere ripartito su molte vendite, e dove l'utente finale non necessiti di modificare il controllo. Un esempio è costituito dalle applicazioni automotive; milioni di unità sono costruite ogni anno, e molto pochi utenti finali alterano la programmazione di questi controllori. Tuttavia, alcuni veicoli speciali quali autobus di linea utilizzano economicamente i PLC invece di controlli progettati su misura, perché i volumi sono bassi e il costo di sviluppo sarebbe antieconomico.<ref name="McMillan99">Gregory K. McMillan, Douglas M. Considine (ed), ''Process/Industrial Instruments and Controls Handbook Fifth Edition'' (in Inglese), McGraw-Hill, 1999 ISBN 0-07-012582-1 Section 3 ''Controllers''</ref>

Un controllo di processo molto complesso, come ad esempio quello utilizzato in un [[impianto chimico]], può richiedere [[algoritmi]] e prestazioni al di là della capacità di PLC anche ad alte prestazioni. Controlli di precisione o ad elevata velocità possono anche richiedere soluzioni personalizzate; ad esempio [[Avionica|comandi di volo degli aeromobili]]. Per applicazioni di controllo molto esigenti, nelle quali può essere sostenuto l'elevato costo di sviluppo e manutenzione, si possono utilizzare dei [[single-board computer]] che utilizzino hardware semi-personalizzato o completamente proprietario. I "Soft PLC" in esecuzione su computer desktop sono in grado di interfacciarsi con l'hardware di I/O industriale eseguendo programmi su una versione di sistemi operativi commerciali adattata per le esigenze di controllo di processo.<ref name=McMillan99/>