Il ruolo dei PLC nell’IoT industriale

I PLC (controllori logici programmabili) svolgono un ruolo cruciale nell’automazione industriale e nel controllo dei processi. I PLC controllano sensori analogici e digitali, un’ampia gamma di attuatori e comunicano attraverso interfacce complesse in vari protocolli.

Grazie all’Industrial Internet of Things (IIoT), i PLC sono ora molto diffusi nelle applicazioni digitali, Il controllore logico programmabile è comunemente utilizzato nelle industrie per eseguire processi sequenziali e ripetitivi. I PLC più recenti svolgono un ruolo importante nell’Industria 4.0, migliorando con successo gli impianti.

A cosa servono i PLC?

Come già sapete, un controllore logico programmabile, comunemente abbreviato in PLC, è un dispositivo elettronico a stato solido che controlla il funzionamento di una macchina o di un processo. I PLC possono ricevere dati in ingresso e trasmettere istruzioni operative attraverso le loro uscite. Un PLC è tipicamente compatto e svolge un ruolo fondamentale nell’automazione di processi essenziali.

I principali ruoli dei controllori logici programmabili sono:

• Monitorare e controllare i processi di automazione industriale. 
• Svolgere attività di test e misurazione. 
• Eseguire funzioni di tipo processuale, come quelle utilizzate nei sistemi HVAC.

Per svolgere queste funzioni, ogni PLC è dotato di sensori e/o altri dispositivi di ingresso attraverso i quali riceve i dati necessari al controllore per prendere decisioni basate sulla logica. Il PLC emette quindi istruzioni di controllo a un sistema meccanico o elettrico collegato.  

Per questo motivo, un PLC può essere classificato come un tipo di sistema incorporato che comprende sia la memoria di un computer che la capacità di elaborazione con dispositivi di input-output (IO). Questo li rende simili sia alla logica cablata basata su relè, che alla logica basata su PC. I tipi più comuni di PLC sono: i controllori logici programmabili modulari, compatti e a rack.

I PLC nell’automazione industriale

I controllori logici programmabili sono soluzioni comuni utilizzate in molti settori industriali. Le applicazioni possono variare a seconda del luogo di utilizzo: in ambienti domestici o professionali.  

Lo scopo dell’automazione industriale è quello di controllare i dispositivi che eseguono funzionalità avanzate, tra cui la connettività IIoT e la riconfigurazione delle macchine, facilitando al contempo la capacità dei lavoratori umani di prendere decisioni informate sulle macchine o sulle operazioni. L’obiettivo generale di un ambiente industriale automatizzato efficace è quello di aumentare la produttività complessiva e la qualità del lavoro. La moderna automazione industriale dipende dal feedback in tempo reale delle macchine e dei dati operativi e da sofisticate interazioni tra molti dispositivi digitali, il che significa che il controllore logico programmabile svolge un ruolo fondamentale.

Il PLC migliora le fabbriche a livello di controllo, raccogliendo e restituendo informazioni dai dispositivi a livello di campo e trasmettendo talvolta i dati ai sistemi di supervisione, come SCADA e Historian. Le unità PLC avanzate possono anche gestire autonomamente operazioni di supervisione.

Le applicazioni più comuni dei PLC nel settore industriale

I PLC sono utilizzati in una varietà di applicazioni industriali; ecco alcuni esempi:

• Fabbriche
• Sistemi di controllo del riscaldamento
• Controlli dei semafori
• Sistemi di cancelli automatici
• Macchine per l’imballaggio
• Applicazioni mediche
• Ascensori e scale mobili

I PLC nei test e nelle misurazioni

Oltre al loro ruolo nel controllo digitale industriale, i PLC sono utilizzati anche nel controllo dei banchi di prova (come parte del processo di sviluppo del prodotto) e nelle attività di misura in laboratorio. I PLC possono acquisire rapidamente e con precisione i dati di misura. Nelle attività di test e misurazione, i PLC operano in tempo reale, misurando il ritardo in millisecondi tra la misurazione di un dispositivo di campo e la raccolta dei dati corrispondenti.

Grazie ai dispositivi periferici intelligenti e alle unità di ingresso-uscita, la raccolta dei segnali è notevolmente migliorata, gestendo fonti di ingresso analogiche e digitali. I dispositivi di ingresso-uscita con unità PLC integrata offrono vantaggi significativi, includendo la compatibilità con le interfacce uomo-macchina (HMI) su sistemi operativi Windows o Linux e connettività Ethernet. Questi dispositivi possono anche essere utilizzati con i PLC per acquisire dati direttamente dai sensori e dalle apparecchiature di ingresso-uscita remote.

I PLC modulari rappresentano un’alternativa per le applicazioni di test e misurazione. Questi dispositivi sono in genere composti da diversi moduli, ognuno dedicato a una funzione specifica, e da un’unità CPU che gestisce il processore e la memoria. Esistono diverse opzioni di moduli per questi PLC, inclusi moduli di alimentazione separati e moduli aggiuntivi per le funzioni di input-output e per facilitare la comunicazione di rete. L’unità stessa può essere integrata, con tutti i moduli alloggiati all’interno di un unico involucro, che offre vantaggi quali un ingombro più compatto, mentre i PLC con configurazioni modulari non integrate consentono una maggiore versatilità, con una connessione più semplice tra più moduli.

Presso Distrelec, la nostra gamma include controllori logici programmabili dei principali produttori come Siemens, Eaton ,Crouzet,Schneider Electric e Omron, garantendo prodotti di alta qualità. 

I moderni PLC – Brand e prodotti

Il PLC è stato originariamente concepito per sostituire la logica cablata basata su relè e sequenziatori a tamburo. Dalla loro nascita, tuttavia, le capacità dei PLC si sono notevolmente ampliate: le unità moderne includono il controllo PID (proporzionale-integrale-derivativo) e molte altre funzionalità avanzate. Gli attuali PLC possono eseguire routine complicate e adattive grazie alle dimensioni sempre più ridotte e alla crescente potenza dei chip dei semiconduttori. Questo ha permesso a questi piccoli computer di diventare progressivamente più intelligenti.

Il PLC moderno può assumere la forma di un semplice dispositivo a chip integrato (IC) o di una semplice unità basata su microcontrollore, che richiede poca energia, fino a una combinazione di sottocomponenti del controllore montati su rack. Le configurazioni PLC più complesse possono competere con le capacità dei computer generici per il controllo industriale, sebbene il PLC offra vantaggi fondamentali in termini di affidabilità e prestazioni in tempo reale.

I PLC avanzati più diffusi oggi possono includere una serie impressionante di tecnologie, come il controllo del movimento integrato, i sistemi di visione e il software di comunicazione. I PLC sono sempre più integrati nelle interfacce HMI. Per saperne di più sulle HMI e su come scegliere quella ideale per le vostre applicazioni, è possibile approfondire argomenti specifici. 

Eaton

Eaton presenta “il più avanzato” controllore logico programmabile nano disponibile sul mercato, chiamato easyE4. Questo dispositivo è dotato di 12 punti di I/O e può essere espanso fino a una rete di 188 punti. Il PLC compatto XC300, espandibile, utilizza l’architettura I/O modulare XN300 e si distingue per le applicazioni ad alta velocità che richiedono la massima libertà di programmazione. 

La missione di Eaton è migliorare l’ambiente e offrire soluzioni sostenibili utilizzando la gestione dell’energia, il wireless, il rilevamento, l’illuminazione, il controllo dei motori e i display. Scopri l’intera gamma di controllori logici programmabili di Eaton.

Il PLC EasyE4 offre una soluzione di sistema “facile” con connessione al Cloud Dispone di 12 I/O e può essere espanso fino a una rete di 188 punti I/O, rendendolo ideale per applicazioni come l’illuminazione, la gestione dell’energia, il controllo industriale, l’irrigazione, il controllo delle pompe, l’HVAC e l’automazione domestica. Il PLC 8DI offre un ambiente di programmazione facile da usare, supportando quattro linguaggi di programmazione: ST, FBD, LD e EDP. Garantisce la massima flessibilità, con un massimo di 11 moduli di espansione locale per unità di base.

Le soluzioni di Eaton sono perfette per una varietà di applicazioni: 

• Internet delle Cose (IoT)
• Automazione industriale
• Trasporto
• Energia alternativa
• Manutenzione & sicurezza
• La robotica
• Sanità

Eaton e IoT 

La connettività in tempo reale del monitoraggio IoT è essenziale per la produttività e i tempi di attività. Secondo Eaton, quando si riscontra un guasto, la possibilità di accedere al sistema dal proprio dispositivo offre numerosi vantaggi, quali:

• Possibilità di diagnosticare e risolvere i problemi da remoto. L’accesso remoto alla rete consente ai tecnici dell’impianto che sono in viaggio o che non si trovano al momento nell’impianto di osservare i guasti o di esaminare i dati per determinare l’origine dell’incidente.
• Accesso al programma del nano PLC dall’esterno del sito per modificare i valori e risparmiare denaro.
• Garantire che i dispositivi stiano eseguendo le versioni corrette grazie all’accesso remoto a informazioni specifiche sui componenti, come il livello del firmware.

Connettività IoT per il sistema HVAC 

Uno degli aspetti più importanti dell’Internet delle cose è la connessione delle macchine a Internet. Ciò consente di scambiare dati tra i vari dispositivi, visualizzarli in remoto e utilizzarli con le applicazioni. I dispositivi Eaton della serie easyE4, dotati di un’utility web server integrata, rendono tutto ciò ancora più semplice. L’utente può interagire con i PLC utilizzando un browser web.

Il server web dell’easyE4 contiene pagine interattive che consentono agli utenti di eseguire le stesse operazioni cliccando su pulsanti sullo schermo come se stessero premendo pulsanti sul dispositivo stesso. Allo stesso modo, mentre il dispositivo è in funzione, sono disponibili display per visualizzare e impostare operandi utili per la risoluzione dei problemi del sistema. La scheda diagnostica della homepage è un altro strumento utile per la risoluzione dei problemi, in quanto visualizza tutti gli errori rilevati dal dispositivo.

Disponibilità di programmi di monitoraggio

I nuovi sistemi easyE4 di Eaton consentono di interagire con la pagina web attraverso Internet e permettono all’utente di modificare programmi e valori online. Quando si sviluppa un programma per automatizzare un’applicazione, il programmatore commette quasi sempre degli errori. Per facilitare la risoluzione dei problemi, l’utente può utilizzare Internet per rilevare a distanza gli errori nel software e apportare le modifiche appropriate ai valori del programma. 

Inoltre, per la longevità dei sistemi HVAC, è fondamentale la presenza di un ingegnere o di una persona certificata in grado di collegarsi in remoto al sistema per valutare, diagnosticare e apportare modifiche. Tuttavia, quando gli specialisti non sono in loco, possono verificarsi problemi con il sistema HVAC. Il primo sintomo di difficoltà in un sistema più vecchio, che potrebbe non essere accessibile via internet, può creare scompiglio nella gestione dell’edificio. 

Crouzet 

Crouzet progetta e produce componenti meccatronici per applicazioni complesse nei settori aerospaziale, dei trasporti, dell’ energia, dell’edilizia e dei macchinari. Il brand dispone di un’ampia selezione di controllori e relè automatici.

La gamma di controllori Crouzet comprende:

• Telecontrollori
• Nano-PLC
• Controllori logici comunicanti
• Controllori logici
• Controllori logici Slim

Per maggiori dettagli e specifiche su ciascuna categoria, fare clic per consultare la brochure Crouzet Automation & Control.

L’offerta di Crouzet comprende anche il controllore logico Millenium 3 che controlla e monitora impianti fino a 50 ingressi/uscite. Consente il monitoraggio delle macchine, il controllo degli accessi, la gestione delle luci e delle pompe, la depurazione dell’acqua, il tracciamento solare e altro ancora. 

Millennium 3 è semplice da usare grazie alla programmazione intuitiva e alla modalità di simulazione che consente un accesso facile e veloce. Si basa su funzioni di base e su funzioni dedicate, come la pressione, l’inseguimento solare, la rotazione della pompa, ecc. Disponibile in 5 lingue (inglese, tedesco, francese, italiano e spagnolo).

Da Distrelec è possibile acquistare uno starter kit Millenium 3 che include un Millenium 3 espandibile (XD26), un cavo di collegamento USB: PC → Millenium 3 e un CD-ROM interattivo che include il laboratorio software, la libreria delle applicazioni e le brochure tecniche, oltre a un CD-ROM che include la libreria delle funzioni specifiche.

Tutte le applicazioni di automazione su piccola scala trarranno vantaggio dal controllore logico comunicativo Millennium Evo. È possibile accedere al pannello di controllo frontale di Evo utilizzando il proprio PC, laptop o dispositivo mobile.

Uno dei controllori Millennium Evo è il Controllore Logico Programmabile 16DI (8D/A) 8DO 28.8VDC, Crouzet e le sue caratteristiche sono: fino a 44 I/O – 16 DI (4 HighSpeed / 8 AI), 8 DO, programmazione e controllo wireless con interfaccia bluetooth e Crouzet Virtual Display, rete Modbus RTU (Slave), gestione locale del datalog, fino a 1000 blocchi di programmazione con il Crouzet Soft intuitivo per passare da applicazioni semplici a complesse.

La terza serie presenta il controllore logico più piccolo di sempre –Millennium Slim. Se cerchi un prodotto che ti permetta di ridurre l’ingombro, questo controllore logico soddisferà le tue esigenze con un corpo di soli 17,5 mm, adatto a qualsiasi pannello o macchina. Inoltre, è altamente configurabile, può essere collegato in modalità wireless tramite Bluetooth e dispone di un display virtuale di facile utilizzo.

Ascolta la recensione di Crouzet per scoprire tutte le caratteristiche e i vantaggi di Millenium Slim, il PLC più piccolo:

Esiste anche la possibilità di progettare il proprio controllore. Crouzet offre la possibilità di personalizzare i propri dispositivi. È possibile progettare completamente il proprio controllore cambiando il colore, la marcatura e aggiungendo un logo che si adatti alla propria applicazione sia dal punto di vista estetico che funzionale. Per saperne di più, leggi qui.

Siemens

Siemens offre controllori delle serie SIMATIC S7-1200, SIMATIC S7-1500, LOGO! 8.3 e della serie ET 200SP. 

I controllori SIMATIC S7-1200 sono sistemi di automazione a ingombro ridotto con ampie possibilità di connettività e soluzioni tecnologiche integrate. Sono in grado di fornire prestazioni elevate nelle fasce di potenza bassa e media.

Caratteristiche dei controllori logici programmabili Siemens SIMATIC S7-1200:

• Flessibilità
• Sicurezza integrata
• Tecnologia integrata
• Integrazione dei bordi
• Scalabilità
• Ingegneria nel portale TIA
• Sicurezza integrata
• Funzionalità dedicate

I PLC SIMATIC S7-1500 offrono prestazioni di altissimo livello e una funzionalità futura integrata. Grazie a questo dispositivo e alla sua struttura modulare è possibile realizzare qualsiasi progetto di macchina complesso. Secondo Siemens: “La tecnologia innovativa dei controllori continuerà a essere il cuore della fabbrica digitale”.  I controllori moderni di Siemens sono ideali per l’automazione di fabbrica e per le macchine di fascia media e alta.

Secondo Siemens, il “cuore” dei PLC SIMATIC S7-1500 è l’unità centrale di elaborazione (CPU) che esegue il programma utente e collega il controllore con altri componenti di automazione.

Siemens consente l’integrazione della SIMATIC S7-1500 Technology-CPU (T-CPU) nel TIA Portal (vedi figura 4). I clienti possono configurare la T-CPU nel TIA Portal senza dover disporre di conoscenze specialistiche sul movimento. Per saperne di più, leggi qui.

Inoltre, è possibile un’interazione perfetta tra SIMATIC S7-1500 e SIMATIC ET 200MP. Questi SIMATIC ET 200MP sono progettati insieme alle CPU S7-1500 e sono certificati secondo la norma EN 61508. Questi sistemi IO sono facili da integrare e sono progettati per un utilizzo affidabile e conveniente a lungo termine. Oltre alla configurazione su S7-1500, si collegano anche a PROFINET o PROFIBUS.

Per ottenere le massime prestazioni in configurazione centrale, ci sono gli ET 200SP , il sistema IO compatto perfetto per l’armadio elettrico. Si tratta di una stazione modulare e scalabile con moduli I/O SIMATIC S7-1500, che consente la comunicazione di sicurezza.

Gli ultimi PLC di Siemens si concentrano suLOGO! Queste soluzioni di automazione consentono un controllo rapido dei compiti di base. Tuttavia, non si tratta solo di un semplice controllore. Con LOGO! ora è possibile la connettività attraverso il Cloud (guardate il video qui sotto) e i dati 8.3 possono essere trasferiti al cloud nella loro interezza. Con la serie LOGO! si ha accesso all’Internet delle cose (IoT).  

LOGO! 8.3 può ora controllare anche i sistemi industriali più complessi in tempo reale con una semplice programmazione e i dati nel cloud tramite AWS o il software LOGO! Software Soft Comfort. Questo tipo di monitoraggio remoto delle prestazioni delle macchine, indipendentemente dalla posizione e in tempo reale, non è mai stato tentato prima. Il software Siemens LOGO! 8.3 con connettività cloud è progettato per l’analisi dei dati, i messaggi, le notifiche e gli allarmi. Per saperne di più sulle sue funzionalità, visitate il sito web di Siemens.

Schneider Electric

Schneider Electric offre una selezione completa di PLC per macchine industriali che rappresentano l’innovazione, con una gamma completa di soluzioni per soddisfare le vostre esigenze di automazione. Una delle loro serie, i PLC e i PAC (Programmable Automation Controllers) Modicon, regola e monitora le operazioni industriali in modo sostenibile, adattabile, efficiente e sicuro.

Il controllore logico Modicon M221 è il migliore della sua categoria. È disponibile in versione “brick” o “book”, richiede una configurazione minima e offre una grande flessibilità. Collegate un semplice pannello operatore remoto per una rapida visualizzazione e manutenzione della macchina. Da Distrelec è disponibile come starter kit con il software Schneider SoMachine V1.1 e il dispositivo HMI THM2GDB.

Tecnologia Edge e analisi dei Big Data

La tecnologia edge è fornita dai PLC e dai PAC di Schneider Electric, arricchiti con connettività Ethernet, cybersecurity integrata e capacità di elaborazione per gestire l’analisi dei Big Data e proteggere da nuove vulnerabilità tra gli asset industriali collegati, tra i dispositivi e nel cloud.

Per configurare, sviluppare e mettere in servizio l’intera macchina in un unico ambiente software, Schneider Electric fornisce EcoStruxure Machine Expert. Questo software unico consente la configurazione della macchina e comprende logica, controllo del movimento, robotica/meccatronica, simulazione, diagnostica, gestione intelligente di motori e carichi e azionamenti, HMI (Vijeo Designer), IIoT e funzioni di automazione di rete correlate. 

EcoStruxure Machine Expert è compatibile con Modicon M221, Modicon TM2, TM3 e moduli I/O. Ulteriori informazioni su EcoStruxure Machine Expert sono disponibili qui.

Se siete alla ricerca di PLC perfetti per sistemi di automazione semplici, Schneider electric offre Zelio Logic, un’alternativa facile da usare alle soluzioni che si basano su logica cablata o schede dedicate. I relè intelligenti di Zelio logic offrono due linee di prodotti: modelli compatti con configurazioni predefinite e modelli modulari con moduli di espansione. I relè intelligenti sono dotati di funzione PID per le applicazioni HVAC e possono comunicare attraverso modem 2G/3G.

OMRON

I nuovi controllori logici programmabili sono disponibili con un software di supporto intuitivo, che consente di gestire in modo flessibile applicazioni che spaziano dalle piccole apparecchiature alle intere linee di produzione. Alcuni dei PLC avanzati che possono migliorare la produzione appartengono alla serie SYSMAC, tra cui le serie CP / CJ2 / NJ / NX.

Sysmac è una piattaforma di automazione integrata che consente agli utenti di controllare e gestire completamente un impianto di automazione. La serie Machine Controller di Omron è il cuore di questa piattaforma e fornisce il controllo sincrono di tutte le unità della macchina, oltre che sofisticate funzioni come il movimento, la robotica e la connettività con i database. Questo approccio multidisciplinare consente di semplificare l’architettura delle soluzioni, ridurre i tempi di programmazione e aumentare la produttività.

Presso Distrelec è disponibile un’ampia gamma di PLC Omron. Il moderno controllo delle macchine richiede una sincronizzazione a livello di microsecondi degli assi di movimento in tutto il sistema. Per un’ampia gamma di ingressi e uscite, il sistema di I/O NX offre questa precisione di temporizzazione e ripetibilità. Il suo sistema di bus interno ultraveloce è sincronizzato con l’orologio distribuito della rete EtherCAT, consentendo un I/O deterministico a livello di sistema. 

Caratteristiche: Controllo rapido e accurato grazie alla sincronizzazione di tutti i dispositivi della macchina con il PLC e i motori di movimento, tre porte Ethernet industriali integrate, funzionalità server OPC UA, fino a 12 assi di controllo tramite EtherCAT, fino a 32 moduli di I/O NX locali, alimentazione in c.c. senza batteria di backup, piena conformità alla programmazione standard IEC 61131-3.

Un altro PLC della serie NX è l’NX1P, che offre un controllo del movimento avanzato e reti per l’IoT in loco in un modello compatto d’ingresso.

Il controller della macchina NX1P completa la famiglia di controller della macchina NX/NJ, fornendo le stesse capacità in un pacchetto più piccolo L’NX1P consente il controllo sincronizzato di tutti i dispositivi della macchina, quali motion, I/O, sicurezza e visione, da un unico ambiente di sviluppo integrato.

Per ottenere prestazioni ad alto costo, il controllore SYSMAC CP è dotato di funzioni di comunicazione Ethernet e di posizionamento a 4 assi. Questi micro PLC sono perfetti per il controllo di macchine di piccole dimensioni.

Il CJ2 fa parte delle CPU SYSMAC della serie CJ, con prestazioni e funzionalità migliorate rispetto al CJ1. Le CPU CJ2 offrono una maggiore memoria dati, un’interfaccia Ethernet multifunzionale, accesso ai tag e una porta USB.

Le Unità CPU NJ offrono l’integrazione di logica e movimento in un’unica CPU, garantendo un controllo rapido e accurato grazie alla sincronizzazione di tutti i dispositivi EtherCAT. Inoltre, offrono velocità senza compromettere l’affidabilità, la robustezza e la sincronizzazione di ingranaggi elettrici e camme. 

Per ulteriori informazioni tecniche, Omron ha preparato una guida di base sui PLC, utile per comprendere la terminologia dei PLC SYSMAC.

Se le soluzioni sopra descritte non soddisfano le vostre esigenze applicative, Distrelec è un distributore che offre PLC alternativi di altri marchi, come Mitsubishi Electric, Allen-Bradley e Jumo. Oltre ai PLC, è possibile trovare utili starter kit per PLC, kit di espansione per PLC e accessori per PLC, come adattatori di bus, cavi di programmazione, schede di memoria dedicate e unità di batteria.

Domande frequenti