Benvenuto in questa lezione dove parleremo di PLC, e in particolare di Open PLC, una realtà che si sta evolvendo nell’ultimo periodo, e che promette, se non di rivoluzionare il mondo dei plc come lo conosciamo oggi, per lo meno di aumentare il ventaglio di possibilità che chi vuole programmare questi controlli avrà a disposizione.
Open PLC è uno standard che permette di operare su alcuni controllori con diversi linguaggi di programmazione sia specifici che più ad alto livello.
Ecco gli argomenti di oggi:
La programmazione dei PLC tradizionali.
Architettura di un Open PLC.
Programmazione di un plc con standard Open PLC.
Sistemi Open PLC disponibili oggi sul mercato.
Piattaforme ufficiali che supportano Open PLC.
La programmazione dei PLC tradizionali.
Quando parliamo di programmazione PLC, ci riferiamo a software che progettiamo utilizzando dei tool che funzionano sul computer. Il programma viene creato e poi scaricato nel plc attraverso la rete. Un classico esempio di questo modo di programmare è quello che facciamo utilizzando il TIA Portal Siemens; ne vediamo una schermata nella prossima immagine.
Per programmare i plc, a seconda del modello di apparecchio, possiamo contare su diversi linguaggi di programmazione, tra i quali il ladder, quello a blocchi di funzione, quello di testo strutturato, e altro. Questi sono linguaggi specifici per questi controllori, nati con lo scopo di agevolare la programmazione di funzioni adatte a controllare i processi industriali.
Architettura di un Open PLC.
Un Open PLC è un apparecchio sul quale funzionano un sistema operativo e un programma di esecuzione dei programmi per il controllore.
Dal punto di vista dell’architettura, oltre all’hardware che può essere di differenti produttori, il plc open possiede un web server per caricare il programma, le cui istruzioni vengono eseguite dal modulo logico funzionante nel sistema Real-time.
Nello stesso sistema troviamo l’elaborazione delle immagini di ingressi e uscite dal campo, e lo strato di interfaccia hardware per comunicare con le apparecchiature fisiche nel campo stesso.
Per la comunicazione di rete abbiamo il Network Layer che gestisce i protocolli come il Modbus TCP, e un sistema di crittografia dei dati che vengono scambiati sulla rete, solitamente Ethernet.
Programmazione di un plc con standard Open PLC.
Cosa potremmo fare se volessimo programmare un plc con un altro linguaggio di programmazione più evoluto come per esempio il C++? Alcuni plc oggi mettono a disposizione una funzione di importazione delle routines costruite in questo linguaggio per inglobarle nel programma, tuttavia questa non è una programmazione nativa in C++.
Lo standard Open PLC permette di programmare il PLC direttamente con linguaggi di programmazione come appunto il C++.
I plc che seguono questo standard sono programmabili con editor che funzionano su diversi sistemi operativi, come Windows, Linux, Android, IOS e altri.
L’editor per i programmi di OpenPLC è compatibile con lo standard IEC 61131-3, il quale definisce i 5 linguaggi di programmazione, il software viene poi fatto eseguire dal sistema OpenPLC Runtime, che può funzionare su diversi hardware.
Essendo questo editor totalmente progettato per lo standard di cui sopra, ritroviamo tra i linguaggi di programmazione offerti anche il classico ladder (a logica di contatti).
Sistemi Open PLC disponibili oggi sul mercato.
Un esempio di Open Plc è un sistema che utilizza una scheda Arduino, come vediamo nella prossima immagine; questo hardware è adatto per piccole applicazioni domestiche e per scopi didattici.
Le schede Arduino hanno un costo ridotto e oggi troviamo in commercio moltissime shields (schede aggiuntive) per espandere le capacità operative di questo piccolo controllore e la possibilità di interfacciarlo con il mondo esterno.
Tra i sistemi Open Plc c’è anche il piccolo computer Raspberry PI, il quale può essere integrato con lo stesso Arduino. Con il Raspberry possiamo comunicare con apparecchiature su bus di campo Modbus RTU oppure TCP, per ampliare notevolmente la possibilità di azione del sistema automatizzato.
Raspberry PI è un computer che può essere utilizzato quasi come un PC normale, funziona con sistema operativo basato su Linux, e ha porte di comunicazione HDMI per collegarvi un monitor, porta ethernet, e porte USB; insomma un piccolo computer a tutti gli effetti, sul quale possiamo eseguire programmi di ogni tipo.
La Phoenix Contact mette a disposizione il suo PLC OPEN chiamato PLCnext Technology. Questo è uno dei sistemi più diffusi che segue lo standard di cui stiamo parlando, e permette una perfetta integrazione con la IOoT e l’industria 4.0.
Piattaforme ufficiali che supportano Open PLC.
Oggi ci sono diverse piattaforme hardware che supportano ufficialmente lo standard Open Plc, eccone un elenco di seguito.
Arduino Uno / Nano / Leonardo / Micro
Arduino Mega / Due
Arduino Nano Every / IoT / BLE
Arduino RB2040 Connect
Arduino Mkr / Zero / WiFi
Arduino Pro (Machine Control and EDGE)
Controllino Maxi / Automation / Mega / Mini
Productivity Open P1AM
ESP8266 (nodemcu)
ESP32
Raspberry Pi 2 / 3 / 4
PiXtend
UniPi Industrial Platform
Neuron PLC
FreeWave Zumlink
FreeWave ZumIQ
Windows (generic target as a soft-PLC)
Linux (generic target as a soft-PLC)