PLC vs sistema integrato: quando occorre scegliere un PLC nonostante il costo unitario più elevato

CircuitStudio

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Siete mai andati a cena in un ristorante di lusso che aveva ottime recensioni? Se lo avete fatto sono sicuro che il conto è stato salato. Tuttavia, se la buona tavola è la vostra passione e la cena è deliziosa, ne vale comunque la pena. Nonostante questo è difficile non sentirsi sciocchi quando si pagano 20 dollari in più rispetto al normale costo di un panino in un ristorante di medio livello. Viene istintivo pensare che sarebbe meglio mettere da parte questi soldi per prendere lezioni di cucina e diventare il proprio chef personale.

Come elettronico ho avuto esperienze simili con i controller a logica programmabile (PLC) e i sistemi integrati localizzati. È possibile ottenere una significativa riduzione dei costi sostituendo i PLC con sistemi integrati localizzati. Tuttavia, esattamente come succede quando la vostra esperienza culinaria vale ogni dollaro speso, ho anche imparato che ci sono scenari in cui tra un PLC ed un sistema integrato la scelta migliore è anche quella più costosa. 

I PLC e la loro applicazione

Un controllore logico programmabile è un computer industriale specializzato. È programmato su misura per monitorare i segnali di ingresso (digitali o analogici), eseguire operazioni logiche e attivare segnali di uscita specifici. I PLC sono noti per la loro robustezza e sono comunemente utilizzati in ambienti industriali estremi o in applicazioni di circuiti stampati nelle quali il margine di errore è estremamente ridotto.

I dispositivi PLC sono popolari per la loro struttura modulare. Questo li rende facili da installare in modalità plug-and-play. Semplificando al massimo essi sono costituiti da un'unità di elaborazione centrale (CPU), un alimentatore e moduli di ingresso/uscita (I/O). La programmazione dei PLC è meno complicata della codifica di un microcontrollore. Questo perché si basa su diagrammi ladder, diagrammi a blocchi funzionali e testo strutturato su software fornito dai produttori.

I dispositivi PLC non sono estranei alle applicazioni di automazione industriale. Sono comunemente utilizzati nelle linee di produzione, nei segnali stradali, nelle scale mobili e nei sistemi HVAC. Sono in grado di manipolare i dati di base e supportano vari protocolli di comunicazione come Modbus e DeviceNet. Questo li ha resi una scelta molto comune nei sistemi di controllo automatico.

PLC being installed

L’installazione di PLC è comunemente di tipo plug-and-play.

Perché i sistemi integrati localizzati a volte sostituiscono i PLC?

In generale, un sistema integrato è definito come un insieme dedicato di hardware e software che lavorano insieme per fornire funzionalità specifiche dell'applicazione. Dal punto di vista dell'elettronica è costituito da un microcontrollore (MCU), chip di memoria, circuiti di gestione dell'alimentazione, moduli di comunicazione e funzionalità di ingresso/uscita.

Tutto questo potrebbe sembrare simile a un PLC a logica programmabile, tuttavia ci sono differenze nette tra loro.

Configurazione: i PLC sono noti per essere modulari e facilmente sostituibili in caso di guasto di un modulo specifico. Al contrario i sistemi integrati sono progettati principalmente come un'unica scheda. Questo riduce il loro costo.

Programmazione: la programmazione dei PLC è normalmente meno impegnativa in termini di tempo, poiché sono dotati di diagrammi ladder di facile comprensione. I sistemi integrati, invece, sono codificati in linguaggi di programmazione di alto livello, come il C, e la scrittura del firmware richiede più tempo.

Costo: i PLC hanno un costo elevato, soprattutto quando provengono da produttori di buona reputazione, mentre un sistema integrato, quando localizzato, ha un costo unitario di produzione molto basso.

Nonostante le differenze negli assemblaggi hardware e nei metodi di programmazione un sistema integrato può facilmente replicare le funzioni di un PLC. Nel corso della mia carriera di freelance ho aiutato clienti di vari settori industriali a sostituire i PLC industriali con sistemi integrati localizzati. Tutto questo per un’unica ragione: il costo. In alcune applicazioni un sistema integrato localizzato può arrivare a costare appena il 20% di un PLC di marca. Questo si traduce in un aumento dei margini di profitto, pur mantenendo le stesse funzionalità.

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Il supporto tecnico è fondamentale, indipendentemente dal fatto che si scelga un PLC o un sistema integrato.

Quando conviene utilizzare i PLC nonostante il costo per unità più elevato?

Ci si potrebbe chiedere perché non siano passati tutti ai sistemi integrati. Il costo è sempre un fattore importante, tuttavia è sbagliato preferire sempre un sistema integrato localizzato pensando solo ai costi. In alcune circostanze è meglio utilizzare un PLC nonostante l’incremento conseguente nelle spese. Di seguito riportiamo alcuni fattori che rendono comunque conveniente utilizzare i PLC nonostante il costo più elevato.

Volume: a meno che non si stia lavorando ad un progetto che richiede centinaia di PLC con la stessa configurazione, può essere più conveniente acquistare un PLC commerciale. I tempi necessari allo sviluppo e alla produzione della sua configurazione potrebbero non rendere conveniente un sistema integrato localizzato.

Certificazione: in alcune applicazioni industriali esistono dei requisiti per la certificazione del sistema di controllo elettronico che devono essere certificati da parte di organizzazioni standard. I PLC di marca sono normalmente dotati di certificazioni CE, UL e altre. Se il costo della certificazione del proprio sistema integrato supera il costo del PLC allora è meglio utilizzare quest'ultimo.

Supporto: i PLC vengono spesso forniti con il supporto di un'azienda affidabile. Se state esternalizzando la produzione del vostro sistema integrato localizzato ad un appaltatore, assicuratevi di ricevere una quantità adeguata di supporto tecnico. In caso contrario è meglio rimanere al sicuro scegliendo i PLC.

Affidabilità: se l'applicazione che si intende realizzare coinvolge sistemi di controllo che operano in ambienti elettrici e fisici difficili, spesso è meglio utilizzare un PLC che ha già dimostrato di funzionare in questi ambienti. A meno che non si vogliano sviluppare sistemi integrati localizzati per queste condizioni, e non si disponga del relativo budget, è molto probabile che non siano stati effettuati sufficienti test di laboratorio.

In ultima analisi la scelta tra un PLC o un sistema integrato localizzato va oltre le considerazioni finanziarie e dipende dalle varie situazioni. Nei casi in cui un sistema embedded è da preferirsi avrete bisogno di un software di progettazione professionale, come CircuitStudio®, per aiutarvi. È anche possibile consultare il blog di Altium per trovare ulteriori risorse nella progettazione di un sistema integrato localizzato robusto.

Avete domande sui PLC? Contattate un esperto.

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