Alcune persone pensano erroneamente che il termine "controllore" derivi dalla parola "controllo" e implichi il controllo o la contabilizzazione di qualcosa. In effetti, questo concetto ci è venuto dalla lingua inglese e in traduzione significa "gestione". Sulla base di ciò, diventa chiaro che i controllori logici programmabili (PLC) sono comunemente usati per controllare le apparecchiature elettriche automatizzate.
Contenuto
- Ruolo principale
- Meccanismo di azione
- Varietà di dispositivi logici
- Modulo processore
Ruolo principale
Per la prima volta, questi dispositivi informatici sono stati utilizzati nell'industria automobilistica negli anni '60 del XX secolo per automatizzare le linee di assemblaggio delle macchine. Il metodo di programmazione hardware, da un lato, ha reso il processo di produzione più economico e, dall'altro, ha richiesto una complessa riconfigurazione da una linea tecnologica all'altra. Per semplificare il processo di configurazione, i controller sono stati rilasciati sulla base di uno schema di collegamento dei relè.
Successivamente, è diventato possibile programmare dispositivi utilizzando un linguaggio orientato alla macchina. Tuttavia, tale configurazione richiedeva importanti modifiche al sistema di controllo, quindi lo sviluppo di linguaggi di programmazione iniziò a semplificare l'uso dei controller. Oggi i principali sono i linguaggi algoritmici classici e i linguaggi IEC 61131-3.
I moderni microcontrollori programmabili sono ampiamente utilizzati. Sono utilizzati da:
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nella segnalazione e protezione di emergenza; - nelle macchine utensili a controllo numerico;
- nella costruzione di sistemi di supporto vitale;
- durante l'archiviazione e la raccolta di informazioni;
- nella tecnologia medica;
- controllare apparecchiature robotiche e veicoli spaziali;
- durante il test di vari prodotti, ecc.
I controller software locali svolgono il ruolo non solo di apparecchiature stand-alone per controllare il funzionamento di vari impianti di processo. Sono anche una parte importante dei sistemi aziendali su larga scala.
Meccanismo di azione
Esistono diversi modelli di PLC, ma il principio di funzionamento di qualsiasi tipo di controller è lo stesso.
All'interno del cancello è presente un LED che fornisce un segnale alto elettricamente isolato. Il verificarsi di tale segnale si verifica nel momento in cui viene stabilita una corrente alternata di 120 volt tra il comune e il terminale di ingresso.
Il funzionamento del controllore programmabile è determinato da un apposito programma compilato e visualizzato tramite un computer collegato alla porta di programmazione del PLC. Il programma della porta logica differisce dal circuito del relè in assenza di contatti di commutazione reali o bobine di relè necessarie per creare connessioni tra ingresso e uscita all'interno del controller. Tutti i contatti sono immaginari.
Il controllore programmabile è associato ad un interruttore a pulsante. Questo l'interruttore può essere in due posizioni:
- Spento. Nessun segnale in ingresso. Secondo il programma corrente, l'uscita sarà diseccitata. Ciò è evidenziato dall'indicatore spento.
- Incluso. Il segnale verrà inviato all'ingresso, tutti i contatti nel programma verranno attivati. Dal contatto chiuso, il segnale viene trasmesso alla bobina. Quando viene applicata la tensione, l'uscita si illuminerà utilizzando l'indicatore collegato.
Tutti i segnali visibili sul monitor del computer non sono componenti elettrici reali, ma virtuali. La loro presenza nel software è necessaria solo per ricordarti cosa sta succedendo nel circuito.
Nel processo di funzionamento del controller logico software, il computer svolge un ruolo secondario. È necessario solo scrivere un programma di azioni di base e monitorare i processi in corso. Il controller esegue tutti i comandi in ingresso in modo indipendente senza la partecipazione di un PC.
Il programma dell'elemento logico può essere modificato in qualsiasi momento. Quando si regolano i singoli comandi non è necessaria una riconfigurazione completa di tutti i componenti collegati. Gli algoritmi logici possono essere creati utilizzando il proprio pannello frontale, programmatore portatile, monitor, mouse e tastiera.
Il principale vantaggio del controllo a logica programmabile, rispetto al controllo mediante apparecchiatura, è la capacità di utilizzare i segnali un numero illimitato di volte (a seconda di bisogni).
Varietà di dispositivi logici
L'ampia gamma di compiti che possono essere risolti con dispositivi programmabili influenza la scelta del giusto controller.
in cui le caratteristiche principali del dispositivo dovrebbero essere prese in considerazione:
- regime di temperatura;
- affidabilità;
- disponibilità di certificati per l'uso;
- produttore.
Diversi fattori vengono presi in considerazione quando si classifica un PLC. Uno di questi è la posizione dei moduli di ingresso e di uscita. In conformità con questa funzione, i controller sono:
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Monoblocco. Hanno un unico design. Il dispositivo I/O è permanente e non può essere sostituito. - Modulare. Gli ingressi e le uscite sono realizzati sotto forma di contenitori separati, che si trovano in un unico cestello. L'utente può scegliere autonomamente una combinazione di moduli plug-in, a seconda del compito che deve risolvere.
- distribuito. In essi, i moduli I/O remoti sono collegati al modulo controller tramite una rete basata sull'interfaccia RS-485. Questo metodo di connessione consente di posizionare gli elementi a una distanza fino a 1 km dal modulo principale.
Alcuni tipi di dispositivi logici possono essere combinati. In questo modo vengono create apparecchiature programmabili con un numero maggiore di canali.
Il PLC può essere montato su una parete, un pannello, una porta dell'armadio o una guida DIN. In attrezzature speciali, è possibile utilizzare dispositivi a scheda singola senza pacchetto.
Aree diverse utilizzano controller programmabili diversi. Si dividono in controllori generici, dedicati, di comunicazione e PID a seconda della loro applicazione. Sono spesso utilizzati per controllare il posizionamento e il movimento, nonché per controllare i robot.
Modulo processore
Un importante ruolo funzionale nel PLC è assegnato al modulo processore principale. Comprende un'unità centrale e di elaborazione, dispositivi di memoria, un watchdog e un orologio che visualizza il tempo reale. I parametri principali di tale modulo sono la frequenza di clock, la larghezza di bit, il tipo di porte di supporto, le operazioni in virgola mobile, la temperatura di esercizio e il consumo energetico.
I dispositivi responsabili dell'elaborazione di grandi quantità di dati digitali sono dotati di un modulo processore matematico aggiuntivo, eseguire azioni con virgola mobile, o un processore di segnale che esegue operazioni matematiche in un ciclo e consente di accelerare convoluzione. Per processori di questo tipo, la capacità di memoria è una caratteristica importante.
Un contatore che legge gli impulsi del generatore di clock e si riavvia periodicamente con l'aiuto di un processore in funzione può essere utilizzato come sensore di watchdog.
L'orologio al quarzo integrato è alimentato a batteria e continua a visualizzare l'ora anche se il logic controller è spento. Sono tenuti a controllare il funzionamento dei dispositivi di illuminazione stradale, dei sistemi di sicurezza e di altre apparecchiature, il cui lavoro è legato al tempo astronomico.
Con l'aiuto del modulo processore principale, le informazioni vengono raccolte dai moduli di ingresso e inviate al modulo di uscita, lo scambio di informazioni durante la programmazione del dispositivo, lo stack di protocollo della rete industriale.
Inoltre, il processore è responsabile del bootstrap del sistema operativo e dell'esecuzione delle attività di base, esecuzione del modulo di caricamento del programma installato dall'utente e controllo sugli atti di scambio memoria.
