Che cos'è un PLC?

Nell'ondata di continua innovazione nella tecnologia dell'automazione industriale, il PLC è diventato il pilastro tecnologico indispensabile della produzione moderna. In quanto tecnologia fondamentale per l'aggiornamento dell'automazione industriale, il PLC, con la sua potente elaborazione logica e la capacità di risposta in tempo reale, è in grado di eseguire con precisione compiti di controllo complessi, migliorando significativamente l'efficienza e la stabilità del processo produttivo.

Definizione di un PLC

Il PLC è un dispositivo flessibile e ampiamente utilizzato nel settore dell'automazione. La sua funzione principale è quella di collegare sensori e attuatori tramite moduli di ingresso/uscita, raccogliere dati in tempo reale ed eseguire istruzioni di programma preimpostate per completare il monitoraggio e il controllo di apparecchiature elettriche ed elettroniche.

Componenti chiave di un PLC

I PLC presentano diverse strutture, ma la struttura di base della composizione è sostanzialmente la stessa. Tutti i componenti sono basati sulla CPU come nucleo, inclusi l'alimentatore, l'interfaccia di comunicazione, il modulo I/O e la composizione HMI.

processore

La CPU è il centro di elaborazione e controllo del PLC. L'unità di elaborazione centrale (CPU) è composta da controllori, operatori e registri; queste unità funzionali sono integrate in un unico modulo tramite la tecnologia di packaging di chip di precisione, con unità di memorizzazione e interfacce di input e output per stabilire un'interconnessione ad alta velocità, un'interazione completa delle informazioni e un'implementazione ottimale. Solo sotto il comando e il coordinamento unificati della CPU, il PLC può completare il lavoro e controllare i vari dispositivi presenti nel sito industriale.

Alimentazione elettrica 

Un alimentatore senza PLC è come un'auto senza carburante. Il sistema di alimentazione converte la corrente alternata (CA) in corrente continua (CC). Fornisce l'alimentazione stabile necessaria all'intero sistema PLC e ne garantisce il corretto funzionamento.

Moduli di input/output (moduli I/O)

Il PLC prende decisioni logiche accettando dati dai dispositivi di input. Il modulo I/O converte i dati dei dispositivi di input in numeri comprensibili per la CPU. I dati elaborati vengono quindi elaborati dai moduli I/O e inviati ai dispositivi di output.

I PLC possono essere abbinati ai nostri moduli I/O DECOWELL e, per ambienti polverosi e umidi specifici, la nostra serie SD (con protezione IP67) può aiutarti a risolvere i problemi nei siti industriali.

Comunicazioni

L'interfaccia di comunicazione del PLC è fondamentale per la sua interazione con dispositivi esterni, reti e sistemi di livello superiore, influenzando direttamente l'efficienza dello scambio dati, la compatibilità del sistema e la scalabilità. Nell'automazione industriale, diverse tipologie di interfacce di comunicazione sono adatte a diversi scenari per realizzare la trasmissione dati, il controllo remoto e l'integrazione dei dispositivi. Di seguito sono riportati i metodi di comunicazione PLC più comuni e le relative caratteristiche:

Interfaccia uomo-macchina

L'HMI consente l'interazione diretta tra operatori e apparecchiature. Nei processi di automazione industriale, gli operatori possono utilizzare l'HMI per completare la visualizzazione dei dati a scopo di monitoraggio, impostazione dei parametri, gestione degli allarmi e controllo operativo.

Come funziona un PLC?

Ingresso

Esistono due tipi di input di dati coinvolti nel rilevamento dello stato dei dispositivi di input di un PLC: input discreti e input analogici. Gli input discreti hanno solo due stati, mentre gli input analogici sono input con un intervallo di valori di segnale maggiore di 1 o 0 e presentano una serie di valori di segnale continui.

Programmazione logica

Quando gli ingegneri programmano la CPU in un PLC, utilizzano strumenti di programmazione come diagrammi a scala e testo strutturato per impostare le condizioni di input e le azioni di output, e la CPU legge lo stato in tempo reale dei dispositivi di input per riconoscere le variabili di condizione. La CPU legge lo stato in tempo reale del dispositivo di input per riconoscere le variabili di condizione, quindi prende decisioni ed esegue operazioni in base alle condizioni di programmazione preimpostate. Durante questo processo, il PLC esegue automaticamente controlli di sicurezza interni per garantire che tutti i comandi rientrino nei limiti di sicurezza.

Produzione

In base agli ingressi e all'esecuzione logica, il PLC associa i segnali a ciascun dispositivo di uscita. Per comprendere il principio di funzionamento dell'intero sistema PLC, prendiamo un semplice esempio: ad esempio, nell'industria alimentare è necessario produrre bevande di diversi gusti, con sensori di colore per diversi colori di bottiglie per il riconoscimento degli input. Attraverso la logica di implementazione dell'apparecchiatura di produzione, gli ingegneri possono regolare i parametri operativi, ad esempio la quantità di ingredienti da aggiungere, il tempo di miscelazione e altri parametri, per ottenere una rapida commutazione dei prodotti e ottimizzare la produzione, migliorando la flessibilità e l'efficienza produttiva. I moduli I/O della serie EX di DECOWELL, sottoposti a rigorosi test EMC e ad alta e bassa temperatura, sono stabili e affidabili, particolarmente adatti agli scenari sopra descritti.

Come viene programmato un PLC

IEC 61131-3: Standardizzazione della programmazione del controllo industriale

IEC 61131-3 è uno standard sviluppato dalla Commissione elettrotecnica internazionale (IEC) per i sistemi di programmazione per PLC, DCS, IPC, CNC e SCADA. IEC 61131-3 è facile da comprendere per gli ingegneri elettrici perché la logica a scala (LD) riflette direttamente la struttura a scala degli schemi elettrici, che sono molto simili ai simboli dei circuiti.

Metodi di programmazione PLC

Dopo essere stato creato sul software dedicato, il programma PLC viene trasferito al controllore tramite l'interfaccia di comunicazione. I metodi di programmazione includono la programmazione software, in cui il codice viene modificato e trasmesso tramite software per computer, e la programmazione tramite programmatore, che si basa sull'immissione di comandi da un dispositivo portatile. I PLC moderni supportano sempre più linguaggi di alto livello, come C e Python, per aumentare la flessibilità e la scalabilità di applicazioni complesse.

Quali sono i diversi tipi di PLC?

Esistono molti modi diversi per classificare i PLC, ma fondamentalmente possono essere suddivisi in due tipi: compatti e modulari.

• CompactPLC: tutti i componenti sono integrati in un'unica unità. Ideale per piccole applicazioni con vincoli di spazio e semplici requisiti di controllo di processo.
• PLC modulari: i PLC modulari possono essere personalizzati aggiungendo moduli I/O e sono più facili da risolvere. Espandibili. Adatti a sistemi industriali su larga scala.

PLC nell'automazione

Grazie alla flessibilità e alla programmabilità, i PLC possono essere impiegati in vari settori industriali. I PLC sono ampiamente utilizzati in patria e all'estero nei settori delle macchine utensili, petrolchimico, dell'energia elettrica, della produzione di macchinari, automobilistico, dei trasporti, dell'automazione degli edifici e in altri settori. Classificati per settore di applicazione, possono essere suddivisi nelle seguenti categorie:

Produzione

• Linea di produzione automobilistica: Il PLC può controllare il braccio robotico per completare la saldatura, la verniciatura e altre procedure, garantendo direttamente la qualità del prodotto e l'efficienza produttiva.
• Produzione elettronica: Il PLC svolge un ruolo insostituibile nel processo di produzione di SMT, imballaggio, ecc., per garantire l'elevata qualità dei prodotti elettronici.
• Lavorazione meccanica: Il PLC viene applicato direttamente alle macchine utensili CNC, alle attrezzature di stampaggio, ecc., per ottimizzare il processo di lavorazione.

Lindustria logistica

• Linea di produzione automobilistica: Braccio robotico di saldatura sincronizzato tramite PLC, robot di spruzzatura e linea di assemblaggio per garantire che la resistenza dei giunti di saldatura della carrozzeria e lo spessore della superficie verniciata siano rigorosamente conformi agli standard. Monitoraggio in tempo reale della corrente di saldatura e della pressione di incollaggio per eliminare errori di funzionamento manuale.
• Produzione elettronica: regolazione dinamica della temperatura e dell'umidità nella camera bianca, livello di protezione dall'elettricità statica e altri PLC per la regolazione, per garantire la resa del chip.
• Lavorazione meccanica: controllo sincronizzato della velocità del mandrino della macchina utensile CNC e della traiettoria dell'utensile per ottenere tagli di superfici complesse.
• Produzione meccanica: Macchine per saldatura a punti abbinati ai PLC possono essere facilmente integrati con robot e sistemi di automazione, consentendo un controllo preciso delle posizioni e dei dati di saldatura.

Energia verde

• generazione di energia eolica: Monitorare l'angolazione delle pale, la generazione di energia, ecc., per realizzare il controllo e la manutenzione a distanza.
• Produzione di acqua del rubinetto: I PLC svolgono un ruolo centrale e insostituibile nel compito fondamentale di garantire una produzione continua di acqua standardizzata e di alta qualità, controllando con precisione pompe, valvole e sensori per assicurare il funzionamento efficiente e stabile dell'intero sistema di approvvigionamento idrico.
• Trattamento dell'acqua: Dal controllo meticoloso delle precipitazioni, al funzionamento preciso della fase di filtrazione, fino alla rigorosa standardizzazione del processo di disinfezione, PLC assume l'importante ruolo di controllo centrale in ogni punto chiave del trattamento delle acque reflue.

Alimenti e prodotti farmaceutici

• Lavorazione alimentare: Il PLC controlla la potenza di cottura, il tempo di lavorazione e altri processi per garantire la coerenza e la stabilità della qualità del cibo.
• Confezionamento automatico: Le apparecchiature di confezionamento automatico guidate da PLC migliorano l'efficienza dell'intera linea di produzione, dalla sigillatura all'imballaggio.
• Produzione farmaceutica: PLC esegue rigorosi controlli operativi per monitorare il rapporto tra farmaci e la pulizia dell'ambiente di produzione, per garantire che il processo farmaceutico sia conforme agli standard di produzione e salvaguardi la qualità e la sicurezza dei farmaci.

IOinfrastrutture

• Controllo dell'ascensore: Il PLC controlla la logica operativa degli ascensori industriali per migliorarne la sicurezza.
• Trasporto ferroviario: In base al flusso di passeggeri e ad altri fattori, PLC organizza ragionevolmente il programma operativo del treno, migliorando così l'efficienza operativa complessiva del trasporto ferroviario.
• Sistema di costruzione intelligente: Il PLC controlla i sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC) e di illuminazione in combinazione con i livelli di luce naturale e i requisiti di utilizzo delle diverse aree, riducendo efficacemente il consumo di energia e contribuendo a raggiungere l'obiettivo di edifici ecologici e a risparmio energetico.

Vantaggi dell'utilizzo dei PLC

• I PLC sono facili da costruire e installare grazie al numero ridotto di componenti, facili da risolvere i problemi durante la manutenzione, facili da regolare le funzioni modificando il programma e facili da utilizzare senza cablaggi complicati.
• La programmazione del PLC è molto intuitiva. Rispetto ad altri sistemi di controllo industriale, il suo linguaggio di programmazione è facile da imparare. Per le piccole e medie imprese, il PLC è la scelta ottimale.
• I PLC sono versatili. Sono adatti alla maggior parte degli scenari industriali e dei sistemi di automazione.
• I PLC sono estremamente affidabili e funzionali. Alcuni PLC hanno un tempo medio tra guasti fino a 300.000 ore. I PLC di DECOWELL offrono elevate capacità di controllo del movimento, con motori bus EtherCAT fino a 32 assi, controllo motore a impulsi a 2 vie e librerie di controllo del movimento basate su EtherCAT, tra cui controllo di punti, e-gear, e-cam, movimenti interpolati e altro ancora.
• PLC fornisce un supporto completo, una forte applicabilità e ha creato una serie di prodotti di grandi, medie e piccole dimensioni, che possono essere utilizzati per diverse scale di controllo industriale, per la scelta corrispondente.

Cosa considerare quando si acquista un PLC

Prima di scegliere un PLC, è necessario definire il programma di sistema. È necessario considerare sistemi distribuiti, I/O remoto, comunicazioni di rete, ecc. Di seguito sono riportate le considerazioni da tenere in considerazione per la scelta del PLC:

1.Determinazione del produttore del PLC: conferma dei produttori di PLC, che devono considerare una varietà di fattori. Per scoprire come soddisfare le esigenze di produzione, garantire la coerenza dei prodotti di supporto e prestare attenzione ai servizi tecnici. DECOWELL è un'azienda di automazione con sede a Nanchino, in Cina. Il PLC AX-3000-8400X è la scelta giusta.

2. Stima puntuale di input e output (I/0): I punti di I/O sono un parametro fondamentale per la scelta di un PLC. È necessario calcolare il numero totale di punti di I/O necessari per il controller e quindi selezionarlo.
3. Stima della capacità di memoria: La capacità di memoria si riferisce alla capacità dell'unità di memoria integrata nell'hardware del PLC, utilizzata per memorizzare i programmi utente (istruzioni logiche, blocchi funzione) e i dati operativi (come valori delle variabili, cronologia). La sua dimensione influisce direttamente sulla complessità del programma utente e sul numero di punti dati che possono essere elaborati, ed è uno dei parametri chiave per la selezione.
4. Selezione della funzione di comunicazione: in base alle esigenze della composizione effettiva della rete, come fieldbus, Ethernet, per la selezione.
5. Selezione del modello: È possibile selezionare il confronto di cui sopra tra PLC solidi e modulari, in base all'ambiente di campo.
6. Moduli I/O: moduli digitali, moduli analogici, moduli di temperatura, moduli funzionali, moduli ausiliari e così via. Scegliete in base alle reali esigenze delle apparecchiature. I moduli I/O delle serie EX e RB di DECOWELL sono ricchi di varietà e possono soddisfare le esigenze di molti programmi.

Manutenzione del PLC

I PLC sono ampiamente utilizzati nell'automazione industriale, ma spesso vengono trascurati per quanto riguarda la manutenzione e la riparazione. La loro assenza può causare la paralisi dell'intera linea di produzione. Pertanto, durante il processo di utilizzo, i PLC devono essere sottoposti a manutenzione frequente, affinché l'automazione industriale possa migliorare l'efficacia della protezione.

1. Impostare protocolli di manutenzione e testare regolarmente le apparecchiature.
2. Stabilire delle regole per la pulizia regolare e pulire regolarmente.
3. Prepararsi alla manutenzione e ai protocolli di manutenzione.
4. Confermare la sequenza e il metodo di smontaggio e installazione dell'attrezzatura.
5. Stabilire specifiche dettagliate del processo di manutenzione, che coprano il processo di manutenzione, le fasi operative, ecc., e specificare i requisiti tecnici corrispondenti, come gli standard di precisione della manutenzione, le specifiche di sostituzione delle parti, ecc.

Domande frequenti

1. In che modo un PLC migliora l'efficienza produttiva?
   I PLC riducono gli errori di produzione e i tempi di ciclo monitorando lo stato della produzione in tempo reale. Ciò migliora direttamente la produttività e riduce i costi operativi.

2. Il PLC è compatibile con le apparecchiature di automazione esistenti?
   Il PLC ha eccellenti capacità di comunicazione e supporta molti protocolli di comunicazione industriale comuni, come PROFINET, Modbus, EtherCAT e così via. Può essere collegato direttamente a sistemi SCADA, HMI, DCS e altri sistemi senza problemi.

4. La programmazione PLC è complessa?
   La programmazione dei PLC è relativamente semplice; la maggior parte utilizza la logica a scala, simile agli schemi elettrici, e gli ingegneri elettrici possono iniziare rapidamente e operare bene.
5. Come funziona il PLC con l'Industria 4.0?
   Il PLC ha una potente capacità di interazione dei dati, che può realizzare la trasmissione dei dati tramite un browser web, connettersi a un database tramite SQL e persino interfacciarsi con i dati cloud utilizzando il protocollo MQTT.