PLC o PC per automazione di processo? Quale dei due sistemi conviene scegliere in base alle esigenze applicative?
Benvenuto su questo sito interamente dedicato all’automazione industriale, oggi parliamo di controllo, e in particolare vedremo la differenza di impiego tra PLC e Computer per svolgere i compiti necessari per controllare gli impianti.
Ecco gli argomenti di oggi:
Il livello di controllo nei sistemi d’automazione.
Impiego dei PC nel controllo di processo.
Hardware PC per automazione industriale.
Hardware e software PLC per automazione industriale.
PLC o PC per automazione: conclusioni.
Il livello di controllo nei sistemi d’automazione.
Nell’architettura di un sistema d’automazione industriale classico, troviamo il livello di controllo immediatamente sopra il livello di campo (quello dove risiedono i sensori e gli attuatori); su questo livello installiamo solitamente PLC e DCS, apparecchiature che eseguono le procedure costruite nel programma.
Sopra il livello 1 di controllo, vediamo invece che sono posizionati i sistemi di monitoraggio industriale SCADA e HMI, in pratica i computers e i pannelli operatore sui quali vengono eseguiti i software di monitoraggio, per visualizzare lo stato degli impianti e per comandarli.
Impiego dei PC nel controllo di processo.
Fino a qualche anno fa, l’esecuzione delle procedure di processo era strettamente confinata ai controllori logici programmabili, tuttavia negli ultimi tempi stiamo assistendo alla diffusione di Soft PLC, che sono software in grado di eseguire programmi per PLC. Questi software funzionano su personal computer, oppure su schede intelligenti come Arduino, Raspberry PI e altro.
Alla luce di quanto appena detto, è come se il livello 2 dell’architettura a piramide dell’automazione possa oggi contenere anche il livello 1, naturalmente a patto di impiegare computers industriali in grado di interfacciarsi con il campo e con le apparecchiature su di esso installate.
Quali sono i vantaggi dell’utilizzare un computer al posto di un plc? Intanto i computer possono avere un costo nettamente minore a fronte di velocità e capacità di memoria più elevate; inoltre questi sono disponibili con diversi sistemi operativi, e possono essere programmati con molti linguaggi di programmazione ad alto livello.
Per quanto riguarda il linguaggi di programmazione per PC, anche nell’automazione industriale oggi possiamo utilizzare soprattutto il C++, ma anche il Phyton, il C#, e tutti i linguaggi che si sono sviluppati con Internet e i sistemi Web, tra i quali Java, Php e così via.
La varietà dei linguaggi disponibili per computer è molto più ampia rispetto a quella per PLC, per cui anche l’integrazione dell’automazione con il resto della fabbrica (per esempio con i sistemi gestionali) viene facilitata.
Hardware PC per automazione industriale.
Dato che parliamo d’automazione industriale, per cui di linee produttive che devono funzionare spesso ventiquattro ore al giorno tutti i giorni, il PC da utilizzare per questi compiti deve essere un apparecchio performante, in grado di poter lavorare in condizioni ambientali anche critiche, in termini per esempio di temperatura, umidità, ed esposizione alla polvere e altro.
I computer per l’automazione industriale devono essere computers di tipo industriale, come quello che vediamo nella prossima immagine.
Come possiamo notare nella figura sopra, un PC industriale possiede un case con un certo grado di protezione IP, un ampia superficie di raffreddamento quasi sempre senza ventola (fanless), e naturalmente diverse porte di comunicazione.
Ricordiamo infatti che questi computers dovranno interfacciarsi con il campo, per cui non avendo solitamente schede di ingressi e uscite a bordo, è necessario poterli collegare alle apparecchiature attraverso le reti e i bus di campo seriali ed Ethernet.
Trattandosi di veri computers, questi PC permettono di eseguire anche eventualmente un software di monitoraggio SCADA, offrendo a volte una soluzione unica per l’automazione.
Hardware e software PLC per automazione industriale.
Essendo i PLC apparecchiature nate per automatizzare i processi, va da se che essi sono ancora oggi dal punto di vista hardware progettati in maniera più consona per l’industria, e come questi anche i sistemi RTU, i quali possono lavorare in zone remote del pianeta, nel deserto o sui ghiacciai, insomma in condizioni davvero pesanti.
Ecco nella prossima figura un sistema RTU di acquisizione dati e trasmissione remota.
I PLC d’altro canto, rispetto ai computers hanno un costo maggiore e offrono performance di elaborazione minori, o meglio sono molto veloci per ciò che concerne l’esecuzione del programma, ma poco efficienti in altre aree; inoltre i PLC difficilmente possono eseguire programmi che non siano di controllo o comunicazione.
Nella prossima immagine vediamo un sistema PLC Siemens S7-1500. lo schermo invece non fa parte del sistema ma mostra il software di programmazione TIA Portal, eseguibile su PC.
La programmazione dei PLC avviene attraverso i 5 linguaggi definiti nella IEC 61131-3, tra i quali il linguaggio ladder, quello FBD a blocchi di funzione, il linguaggio di testo strutturato ST, quello a lista di istruzioni IL, e quello a blocchi di funzione sequenziali SFC.
Ricordiamo che nel mondo Siemens il linguaggio ladder si chiama KOP, quello a blocchi di funzione FUP, quello di testo strutturato SLC, e quello a lista di istruzioni AWL.
PLC o PC per automazione: conclusioni.
In conclusione, nella scelta del sistema adottato per controllare i processi, dobbiamo tenere conto delle condizioni di lavoro e delle necessità applicative.
Le differenze tra PC e PLC sono evidenti nelle operazioni che possono svolgere, nel modo di programmarli, e nella gestione della sicurezza cibernetica. Oltre a questo, vanno naturalmente valutati i costi e le possibilità di espansione del sistema.