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PLC: Controllori Logici Programmabili nell'Automazione Industriale, Dispense di Elettronica

Una panoramica dettagliata dei controllori logici programmabili (plc), dispositivi fondamentali nell'automazione industriale. Esplora la struttura hardware e software dei plc, il loro funzionamento in condizioni ambientali difficili e le diverse tipologie di trasduttori e attuatori utilizzati. Approfondisce le unità centrali, le memorie e i moduli di ingresso/uscita, offrendo una guida completa per comprendere e utilizzare i plc nei sistemi di controllo industriale. Il documento include anche una panoramica dei linguaggi di programmazione plc, con un focus sul diagramma a contatti o ladder, fornendo una base solida per la progettazione e l'implementazione di sistemi automatizzati.

Tipologia: Dispense

2024/2025

In vendita dal 08/08/2025

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francesco-manzella-5 🇮🇹

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PLC
Francesco Manzella
PLC (Programmable Logic Controller)
Il PLC (controllore logico programmabile) è il più diffuso dispositivo usato nell’automazione
industriale, si tratta di un apparato progettato e costruito per poter operare in condizioni
elettriche anche ostili (24/24 h in condizioni critiche di temperatura, umidità e sbalzi di
tensione).
Trattandosi di un elaboratore a tutti gli effetti, il PLC è costituito da una parte hardware
formata da cavi e altri componenti fisici e da una parte software costituita, dalle istruzioni che
formano il programma che deve essere eseguito.
Esso, acquisisce i segnali d’ingresso che gli giungono dai sensori di campo e in base al loro
valore e a quanto stabilito dal programma, emette i necessari segnali di uscita indirizzandoli
verso gli attuatori.
Trasduttori
I trasduttori o sensori, sono dispositivi che acquisiscono in ingresso una grandezza fisica ed
esprimono in uscita una grandezza elettrica il cui valore è funzione della grandezza di
ingresso.
Essi sono sempre il primo blocco della catena di acquisizione dati.
Classificazione di trasduttori:
Un primo criterio di classificazione dei trasduttori si basa sulla modo di conversione della
grandezza fisica in ingresso:
I trasduttori primari, convertono direttamente la grandezza fisica in ingresso in una
grandezza elettrica.
I trasduttori secondari trasformano preventivamente la grandezza fisica in ingresso in
un’altra grandezza fisica, rilevabile attraverso un trasduttore primario.
Un altro criterio di classificazione dei trasduttori è basato sul tipo di grandezza elettrica
prodotta in uscita.
Sono definiti attivi i trasduttori che generano un segnale in corrente o tensione
(termocoppie).
Sono definiti passivi i trasduttori che producono in uscita una variazione di un parametro
elettrico come resistenza, capacità etc… (potenziometri, estensimetri, termistori…).
Un terzo criterio di classificazione si riferisce al tipo di segnale prodotto.
I trasduttori analogici hanno un segnale di uscita che segue con continuità le variazioni
della variabile fisica in ingresso.
I trasduttori digitali forniscono in uscita il valore della variabile da controllare tramite un
codice binario ad n bit.
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PLC ( Programmable Logic Controller ) Il PLC (controllore logico programmabile) è il più diffuso dispositivo usato nell’automazione industriale, si tratta di un apparato progettato e costruito per poter operare in condizioni elettriche anche ostili (24/24 h in condizioni critiche di temperatura, umidità e sbalzi di tensione). Trattandosi di un elaboratore a tutti gli effetti, il PLC è costituito da una parte hardware formata da cavi e altri componenti fisici e da una parte software costituita, dalle istruzioni che formano il programma che deve essere eseguito. Esso, acquisisce i segnali d’ingresso che gli giungono dai sensori di campo e in base al loro valore e a quanto stabilito dal programma, emette i necessari segnali di uscita indirizzandoli verso gli attuatori. Trasduttori I trasduttori o sensori, sono dispositivi che acquisiscono in ingresso una grandezza fisica ed esprimono in uscita una grandezza elettrica il cui valore è funzione della grandezza di ingresso. Essi sono sempre il primo blocco della catena di acquisizione dati. Classificazione di trasduttori: Un primo criterio di classificazione dei trasduttori si basa sulla modo di conversione della grandezza fisica in ingresso: I trasduttori primari , convertono direttamente la grandezza fisica in ingresso in una grandezza elettrica. I trasduttori secondari trasformano preventivamente la grandezza fisica in ingresso in un’altra grandezza fisica, rilevabile attraverso un trasduttore primario. Un altro criterio di classificazione dei trasduttori è basato sul tipo di grandezza elettrica prodotta in uscita. Sono definiti attivi i trasduttori che generano un segnale in corrente o tensione (termocoppie). Sono definiti passivi i trasduttori che producono in uscita una variazione di un parametro elettrico come resistenza, capacità etc… (potenziometri, estensimetri, termistori…). Un terzo criterio di classificazione si riferisce al tipo di segnale prodotto. I trasduttori analogici hanno un segnale di uscita che segue con continuità le variazioni della variabile fisica in ingresso. I trasduttori digitali forniscono in uscita il valore della variabile da controllare tramite un codice binario ad n bit.

Attuatori L’attuatore è un convertitore di energia, ovvero un dispositivo che converte un segnale elettrico in movimento. Un attuatore è solitamente costituito da un motore che trasforma l’energia primaria in energia meccanica, un riduttore che permette di modificare i parametri cinematici/dinamici del motore, un sistema di trasmissione del movimento dal riduttore fino al meccanismo finale. Struttura del PLC Un controllore programmabile ha un hardware composto da tre componenti fondamentali:

- unità centrale , cioè la parte che organizza le attività del controllore;

- unità ingressi/uscite (I/O) che consente il collegamento tra l’unità centrale ed il sistema

da controllare;

- unità di programmazione che consente l’interfaccia uomo/macchina; questo dispositivo

consente di scrivere il programma nella memoria del PLC. Dal punto di vista dell’impiego i PLC possono essere:

- sequenziali , impiegati per realizzare automatismi funzionanti secondo una logica

sequenziale.

- multifunzionali , impiegati in tutti questi casi in cui, oltre a funzioni della logica

sequenziale, quando sono richieste operazioni di: misura (PID ), posizionamento, controllo assi etc… _ controllo Proporzionale-Integrale-Derivativo è un sistema in retroazione negativa ampiamente impiegato nei sistemi di controllo._ Unità centrale È la parte che organizza tutte le attività del controllore; essa è costituita da:

- Scheda processore (CPU) - Alimentatore - Memorie

Moduli ingressi/uscite I/O I moduli di ingresso possono essere digitali (ON-OFF) e analogici. Nel primo caso il segnale assume solo due stati, ON o OFF, che corrispondono a due stati di tensione, 0 e 24V; Nel secondo caso il segnale può assumere infiniti livelli di tensione, tipicamente tra -10 e 10V, o di corrente, tra 4 e 20 mA, che sono trasformati in segnali numerici tramite un ADC, elaborabili dalla CPU. Anche i moduli di uscita si classificano in digitali o analogici. I moduli digitali possono essere a relè (la CPU eccita una bobina che chiude un contatto sul circuito esterno), a transistor e a triac (tali componenti sono usati come interruttori). Nel modulo analogico è utilizzato un convertitore digitale-analogico (DAC) che trasforma il segnale digitale prodotto dalla CPU in un segnale analogico. Programmazione Un PLC può supportare sia linguaggi letterali che linguaggi grafici; il linguaggio più diffuso per la soluzione di problemi di automazione col PLC è, appunto, il diagramma a contatti o ladder (diagramma a scala). I simboli più ricorrenti in linguaggio ladder sono: