Dispositivi elettronici programmabili: un'analisi comparativa di PLC standard e controlli dedicati

Nel campo dell'automazione industriale e del controllo, i dispositivi elettronici programmabili sono diventati parte integrante della gestione sia dei macchinari sia dei processi.

Nel cuore di questo settore troviamo:

• Controlli logici programmabili standard, noti come PLC
• Controlli Elettronici dedicati, realizzati su misura per specifiche applicazioni

Entrambe le categorie presentano vantaggi, caratteristiche e target applicativi differenti.

In qualità di sviluppatori e produttori di controlli elettronici personalizzati, conosciamo bene le sfumature e le capacità che questi sistemi offrono. Saremo molto trasparenti su questo punto: la nostra esperienza ha dimostrato più volte che, mentre i PLC offrono una soluzione generalizzata adatta a un'ampia gamma di applicazioni, i controlli elettronici costruiti ad hoc, o su misura, sono progettati per soddisfare le esigenze specifiche di un'applicazione e quindi portano ad una maggiore efficienza complessiva e ad un adeguamento su misura per qualsiasi attività industriale.

I PLC standard, pur essendo versatili e ampiamente adottati, possono talvolta essere limitati dalla loro progettazione e programmazione generica, che potrebbe non essere in linea con le complessità di ogni processo.

D'altra parte, i controlli elettronici costruiti ad hoc beneficiano di progettazione personalizzata e di funzionalità che rispondono direttamente ai requisiti specifici dell'Utente, garantendo prestazioni migliori e facilità di integrazione anche in sistemi esistenti.

Grazie al nostro impegno nella creazione di soluzioni di controllo su misura, abbiamo osservato che esse spesso superano i PLC generici in termini di precisione e affidabilità nell'ambiente e nel contesto a cui sono destinati.

I vantaggi di un approccio personalizzato comprendono non solo la maggiore efficienza operativa, ma anche il vantaggio di disporre di tecnologie di controllo intrinsecamente adattabili alle esigenze in evoluzione del settore. Siamo convinti che in molte situazioni i controlli costruiti ad hoc offrano una proposta di maggior valore, fornendo un vantaggio competitivo fondamentale per le aziende che cercano di ottimizzare i processi, i sistemi e le esperienze d'uso per ottenere risultati migliori.

Approfondiamo un attimo il tema dei PLC.

Fondamenti dei controlli logici programmabili (PLC)

I controlli logici programmabili, comunemente noti come PLC, sono robusti dispositivi elettronici industriali costruiti per automatizzare vari processi, macchine e sistemi. Nel loro nucleo, i PLC comprendono un processore o un'unità di elaborazione centrale (CPU) che esegue le istruzioni di controllo in base agli ingressi ricevuti e alla logica di programmazione predefinita.

Gli ingressi di un PLC sono segnali elettrici provenienti da sensori o interruttori manuali, che rivelano lo stato attuale di una macchina o di un processo. Questi ingressi sono fondamentali per la reattività e la risposta. Le uscite, invece, sono anch'esse segnali elettrici, ma vengono inviate dal PLC per attivare attuatori o indicatori, influenzando direttamente il processo controllato.

Una caratteristica notevole dei PLC è l'uso di un dispositivo di programmazione e di specifici linguaggi di programmazione. Il più diffuso di questi è la logica a blocchi, un linguaggio che simula la logica dei relè ed è particolarmente facile da usare per gli ingegneri e i tecnici che hanno familiarità con gli schemi elettrici.

I PLC vengono programmati tramite software su un computer o un programmatore portatile. Questa programmazione regola le funzioni logiche che il PLC eseguirà, tra cui sequenze, temporizzazioni, conteggi e calcoli aritmetici. Questa flessibilità consente di adattare i PLC a un'ampia gamma di applicazioni in cui un dispositivo appositamente costruito potrebbe non essere sempre necessario o ottimale.

In termini di struttura, un PLC può essere composto da una singola unità o essere modulare, consentendo l'espansione e l'adattamento. Il design modulare è vantaggioso per gli utenti in quanto consente di scalare e personalizzare il PLC in base a requisiti specifici, senza la necessità di una revisione completa del sistema.

Concentriamoci adesso sui controlli elettronici personalizzati.

Panoramica dei controlli elettronici dedicati

Nel panorama dei sistemi di automazione, siamo specializzati nella realizzazione di controlli elettronici costruiti ad hoc che rispondono a specifiche esigenze industriali. A differenza dei controlli logici programmabili (PLC) standard, queste soluzioni progettate su misura si integrano perfettamente con i dispositivi di ingresso e di uscita, indipendentemente dalla loro portata o natura, garantendo un funzionamento efficiente e un livello di flessibilità elevatissimo.

Ecco un elenco di aspetti chiave che vi aiuteranno ad apprezzare immediatamente la differenza tra un PLC e un controllo elettronico personalizzato.

Aspetti chiave:

1. Personalizzazione: I nostri controlli elettronici sono sviluppati tenendo conto delle esigenze specifiche del Cliente. Questo approccio su misura consente la messa a punto di complesse specifiche di sistema.
2. Integrazione: In quanto dispositivo informatico centrale per il controllo dell'automazione, è progettato per comunicare senza problemi con un'ampia gamma di sensori e attuatori, aderendo a rigorosi protocolli di automazione.
3. Ottimizzazione: Con l'efficienza come pietra miliare, questi controlli sono programmati per ottimizzare le prestazioni di macchinari e processi dedicati, utilizzando solo risorse molto specifiche e misurabili.
4. Performance: I controlli realizzati ad hoc sono progettati per garantire robustezza e affidabilità, riducendo al minimo i tempi di inattività e migliorando sensibilmente la produttività di un sistema di automazione.

Ma non è tutto, ci sono ulteriori vantaggi.

Ulteriori vantaggi:

• Impareggiabile flessibilità per modifiche future e scalabilità
• Elevata precisione nel comportamento del sistema di controllo, che porta a risultati prevedibili e desiderati
• Interfaccia utente moderna e completamente personalizzata
• Interfacciamento semplificata con dispositivi di ingresso e di uscita specifici del settore

Impiegare controlli elettronici costruiti ad hoc significa scegliere sistemi di controllo non solo performanti, ma anche realmente allineati con le caratteristiche e le specifiche uniche di una determinata applicazione. La nostra esperienza ci permette di fornire soluzioni all'avanguardia nel campo delle tecnologie di controllo, consentendo ai Clienti di affinare e sfruttare il vero potenziale dei loro sistemi di automazione.

Analisi comparativa di PLC e controlli elettronici

La valutazione e la scelta tra PLC standard e controlli elettronici specifici richiede una comprensione completa delle loro differenze in termini di hardware, capacità di programmazione, contesti applicativi e metriche di prestazione.

Caratteristiche hardware

I nostri controlli sono spesso progettati con hardware personalizzato su misura per esigenze specifiche. I PLC offrono in genere un approccio standard modulare, consentendo una gamma di alimentatori AC o DC, uscite transistor o triac e l'installazione di moduli aggiuntivi. Al contrario, i nostri progetti consentono l'integrazione di più circuiti specifici n un unico controllo, ottimizzando lo spazio e riducendo la necessità di componenti aggiuntivi esterni.

Software e programmazione

Gli strumenti software e i linguaggi di programmazione per i PLC sono generalmente standardizzati in tutto il settore, aderendo agli standard IEC 61131 e IEC 61131-3. Supportano una varietà di paradigmi di programmazione semploce come Lista di istruzioni (IL), Testo strutturato (ST), Quadro funzionale sequenziale (SFC), Diagramma a blocchi di funzioni (FBD) e Diagramma a catena (LD).

Al contrario, i nostri controlli elettronici sono programmati con linguaggi efficienti e scalabili vicini all'hardware, consentendone una gestione precisa, completa e dettagliata della macchina. Questo tipo di programmazione fornisce una logica dinamica, ottimizzata per l'applicazione industriale prevista, e garantisce un maggior grado di sicurezza e di affidabilità.

Scenari applicativi

I PLC sono versatili e possono essere utilizzati in un ampio spettro di applicazioni industriali, dal semplice controllo dei motori alle linee di produzione e assemblaggio più complesse.

I controlli dedicati, a loro volta, sono progettati per contesti operativi dove efficienza, precisione e sicurezza sono essenziali.

I nostri controlli offrono anche un'interfaccia utente moderna ed elegante che può essere costruita su misura dei nostri Clienti, creando una migliore esperienza utente e generando un vantaggio competitivo notevole e duraturo.

Prestazioni ed efficienza

Relativamente alle prestazioni, i PLC standard hanno una buona affidabilità e robustezza, ma sono meno efficienti e hanno tempi di reazione più lunghi proprio a causa della loro genericità.

I controlli elettronici su misura sono invece in grado di offrire prestazioni migliori, livelli di efficienza perfettamente massimizzati e un flusso di utilizzo completamente allineato alle esigenze applicative.

In CTA, con una progettazione incentrata su requisiti precisi, garantiamo un'affidabilità ottimale, affrontando problemi, contesti e variabili in modo più diretto ed efficiente di quanto sia possibile con i PLC standard.

Specifiche hardware e software

Sotto il profilo dell'hardware, possiamo dire che sia i PLC sia i controlli elettronici custom presentano a livello empirico lo stesso scheletro strutturale:

• Logica a processore: CPU in grado di elaborare operazioni logiche complesse
• Moduli I/O: moduli di attuazione che comprendono ingressi/uscite digitali e analogiche
• Protocolli di comunicazione: protocolli quali il Modbus e il TCP-IP, che facilitano l'integrazione con una varietà di dispositivi e sistemi consentendo lo scambio sicuro dei dati

La differenza consiste nel fatto che un controllo elettronico dedicato presenta un hardware dimensionato sulle specifiche esigenze, e di conseguenza è spesso anche più economico.

Sotto il profilo software, si è in presenza di due sistemi completamente differenti in termini di ambiente di sviluppo, funzionalità e sicurezza intrinseca.

I controlli elettronici custom offrono una flessibilità notevolmente superiore, in quanto sono programmabili al 100% in base alle specifiche esigenze del progetto o dell'applicazione. Questi dispositivi possono essere programmati utilizzando linguaggi di programmazione veri e propri, come C, C++, Python o altri linguaggi specifici per l'automazione industriale, che possono offrire agli sviluppatori la possibilità di implementare algoritmi complessi, gestire dati in modo sofisticato e integrarsi con sistemi esistenti in maniera più fluida e potente.

Al contrario, i PLC standard sono spesso associati a un ambiente di sviluppo più rigido e a un insieme di strumenti di programmazione più limitato, tipicamente basato su linguaggi specifici per l'automazione, come Ladder Logic, Function Block Diagram (FBD), o Structured Text (ST).

La programmabilità completa dei controlli elettronici custom si traduce in una maggiore capacità di personalizzazione e ottimizzazione delle prestazioni. Questi sistemi possono essere adattati per soddisfare requisiti molto specifici, come la gestione di protocolli di comunicazione particolari, l'elaborazione di segnali a elevata velocità o l'integrazione con tecnologie avanzate, come l'intelligenza artificiale o il machine learning. Inoltre, la possibilità di utilizzare linguaggi di programmazione standard apre la strada a una maggiore integrazione con database, applicazioni web e altri sistemi IT, fornendo così una soluzione più scalabile e connessa.

In termini di sicurezza intrinseca, la personalizzazione dei controlli elettronici custom permette inoltre di sviluppare sistemi che sono intrinsecamente più sicuri, poiché possono essere progettati per mitigare rischi specifici legati all'ambiente operativo in cui saranno impiegati. Ad esempio, possono essere configurati per limitare l'accesso a funzioni critiche, monitorare in tempo reale eventuali tentativi di intrusione o anomalie nel funzionamento e attuare protocolli di risposta automatici in caso di eventi di sicurezza.

D'altra parte, i PLC standard pur essendo generalmente robusti e affidabili, possono essere limitati nella loro capacità di adattarsi a minacce emergenti, a meno che non siano aggiornati o integrati con moduli di sicurezza esterni. La loro natura standardizzata può anche renderli un bersaglio più prevedibile per attacchi mirati, rendendo fondamentale l'adozione di pratiche di sicurezza rigorose e di un'attenta gestione delle vulnerabilità.

In generale, il nostro obiettivo è sempre quello di fornire prestazioni ottimali attraverso soluzioni hardware e software dedicate, offrendo un'alternativa sicura, affidabile e scalabile ai sistemi PLC tradizionali.

Considerazioni pratiche

Quando si scelgono i controlli elettronici per i processi industriali, è necessario tenere conto di considerazioni pratiche.

Vantaggi

Esploriamo brevemente i benefici di entrambi i tipi di dispositivi.

• Vantaggi dei PLC Standard:

  • Adattabili a una vasta gamma di applicazioni
  • La standardizzazione facilita la compatibilità tra prodotti di diversi fornitori

• Vantaggi dei controlli elettronici personalizzati:

  • Ottimizzati per incrementare l'efficienza in compiti specifici
  • Capaci di fornire prestazioni ottimali anche in contesti specializzati
  • Vengono forniti pronti all'uso e sono generalmente più economici di un PLC generico

I PLC standard, nonostante la loro versatilità, potrebbero non raggiungere il livello di specializzazione e ottimizzazione per compiti specifici che è invece perfettamente ottenibile con sistemi di controllo su misura.

Manutenzione e durata

Sebbene i PLC standard possano offrire una gamma più ampia di risorse per la manutenzione, noi garantiamo che i nostri controlli costruiti ad hoc sono realizzati con materiali robusti e sono meno soggetti a guasti. Spesso possono garantire periodi più lunghi tra un intervento di manutenzione e l'altro.

L'aspetto sicurezza

La sicurezza è un pilastro fondamentale. I sistemi di controllo personalizzati che realizziamo sono dotati di interblocchi e funzionalità di sicurezza su misura, che si integrano perfettamente con le specifiche esigenze del processo industriale cui sono destinati.

• PLC Standard:

  • sono dotati di funzionalità di sicurezza standard
  • presentano la possibilità di espansione con moduli di sicurezza aggiuntivi

• Sistemi di Controllo Personalizzati:

  • contemplano l'implementazione di soluzioni di sicurezza avanzate, progettate in base al contesto applicativo
  • consentono la creazione di un'operatività regolata su misure di sicurezza ah hoc

In sostanza, i sistemi di controllo su misura possono offrire livelli di sicurezza superiori rispetto ai PLC standard, grazie all'armonizzazione con i requisiti di sicurezza specifici delle applicazioni per cui vengono progettati.

Evoluzione storica e sviluppo

Nel mondo dei dispositivi elettronici programmabili, il viaggio tecnologico è iniziato con i controlli basilari basati sulla logica dei relè. Questi sistemi di relè cablati erano standard nel controllo di apparecchiature di produzione. Il loro funzionamento era elementare, ma efficace per compiti semplici. Tuttavia, con l'espansione dell'automazione, i limiti dei controlli basati esclusivamente sui relè in termini di complessità e flessibilità sono diventati evidenti.

Negli anni '60, la crescente insoddisfazione di General Motors (GM) per questi sistemi di relè complessi e poco flessibili nelle operazioni di assemblaggio portò alla ricerca di un'alternativa. Questa esigenza ha catalizzato l'innovazione del controllo logico programmabile (PLC). Dick Morley è spesso considerato il padre del PLC, in quanto ha introdotto un progetto che ha rivoluzionato il settore grazie alla sua riprogrammabilità e alla sua robustezza.

I PLC hanno rappresentato un salto di qualità, offrendo un approccio standardizzato ai sistemi di controllo industriali. Hanno semplificato la modifica della logica di controllo e ridotto i tempi di inattività necessari per il riattrezzamento delle apparecchiature. La possibilità di utilizzare un linguaggio di programmazione semplice e accessibile ha dato vita a una nuova era dell'automazione, in cui le modifiche potevano essere effettuate rapidamente e senza la necessità di alterare il cablaggio fisico.

Mentre i PLC standard offrivano un salto di qualità rispetto alla logica a relè, si è poi inaugurata un'era di soluzioni più personalizzate con i controlli elettronici costruiti su misura. Questi dispositivi superano i PLC standard, consentendo una maggiore efficienza e una migliore esperienza utente nei sistemi industriali di controllo.

Nel panorama di sviluppo del settore, ultimamente si iniziano ad introdurre nuove tecnologie quali l'apprendimento automatico o machine learning (ML) e l'intelligenza artificiale (AI). Queste integrazioni dotano i controlli di funzionalità di manutenzione predittiva e di algoritmi adattivi che migliorano le prestazioni nel tempo. L'idea di sistemi auto-ottimizzanti sta oggi diventando realtà anche in ambito industriale, stabilendo un nuovo standard di efficienza operativa.

Inoltre, stiamo osservando un significativo sviluppo della modularità e della personalizzazione ad ampio spettro. I moduli interoperabili permettono di soddisfare con prontezza esigenze industriali specifiche senza dover necessariamente revisionare l'intero sistema. Questo approccio modulare garantisce un'adattabilità futura e aggiornamenti più semplici e questa caratteristica di scalabilità rende ancora più vantaggiosi i dispositivi di controllo realizzati su misura.

Domande frequenti

In qualità di specialisti nello sviluppo e nella costruzione di sistemi elettronici di controllo custom, realizzati ah hoc, paroneggiamo completamente anche le più piccole sfumature che differenziano questi sistemi dai PLC standard. La nostra esperienza in questo settore ci dà una visione unica di vantaggi, svantaggi e casi d'uso di ogni soluzione di controllo.

Di seguito rispondiamo alle domande più frequenti sull'argomento.

Cosa distingue i PLC dai normali computer commerciali in termini di capacità di controllo?

I PLC si distinguono dai normali computer commerciali principalmente per la loro capacità di controllo in ambienti industriali. Progettati specificatamente per gestire operazioni di automazione, i PLC - a differenza dei PC commerciali - sono ottimizzati per raccogliere dati dai sensori e attuare comandi su macchinari e processi industriali.

Come si collocano i PLC rispetto ai controlli elettronici appositamente creati per gli ambienti industriali?

I PLC rappresentano un sistema di controllo standard, robusto ma non particolarmente flessibile o scalabile. In generale, forniscono una piattaforma standardizzata che può essere impiegata in una varietà di ambienti e applicazioni industriali.

I controlli elettronici personalizzati, invece, sono progettati e costruiti per soddisfare esigenze specifiche, offrendo soluzioni su misura che possono essere ottimizzate per massimizzare l'efficienza e le prestazioni in operazioni complesse o in condizioni ambientali particolari.

Questi sistemi personalizzati possono integrare funzionalità avanzate e specifiche che vanno oltre le capacità dei PLC standard, fornendo così una soluzione ideale per applicazioni che richiedono un livello di specializzazione più elevato o un'esperienza utente più ricca.

In quali scenari è preferibile un PLC rispetto a un sistema di controllo elettronico personalizzato?

I PLC sono spesso preferiti in scenari che richiedono un'implementazione rapida e un controllo standardizzato, non troppo esigente e non particolarmente performante in termini di prestazione, design e interfaccia utente.

Come influisce l'integrazione dei sistemi SCADA sull'uso dei PLC rispetto ai controlli elettronici personalizzati?

L'integrazione dei sistemi SCADA può migliorare in modo significativo le capacità di monitoraggio e analisi dei dati dei PLC e dei controlli elettronici personalizzati. Mentre i PLC funzionano bene con gli SCADA per scopi generici, i nostri controlli personalizzati consentono un'integrazione più precisa, fornendo approfondimenti e controlli specifici per il settore che i PLC standard in genere non possono eguagliare.