Quali sono le vere basi della programmazione dei PLC di oggi

Benvenuto nella sezione di questo sito dedicata alla programmazione dei PLC, oggi impariamo insieme quali sono le vere basi della progettazione software per questi apparecchi, anche alla luce dell’evoluzione della moderna automazione industriale.

Industria 4.0, e ormai Industria 5.0, sono rivoluzioni nel mondo industriale che non solo hanno determinato dei cambiamenti nel modo di produrre e gestire le linee automatizzate, ma che hanno visto modificare, e in alcuni casi trasformare, la concezione di controllo di processo, e con essa il modo di funzionare dei PLC moderni.

Come sempre avviene quando parliamo di tecnologia, le evoluzioni sono rapide, anche se nell’automazione industriale avvengono un poco più lentamente rispetto ad altri ambiti; ma quanto queste evoluzioni hanno inciso sulla base della programmazione PLC? Ecco di cosa parleremo nei prossimi paragrafi.

La logica booleana e la programmazione PLC.

Visto che parliamo di plc, per cui di controllori programmabili, possiamo tranquillamente affermare che la logica booleana, pilastro di ogni tipo di ragionamento non solo delle macchine, è ancora al primo posto tra gli elementi imprescindibili necessari alla programmazione.

Senza le elementari funzioni AND, OR, e NOT; nessuna programmazione sarebbe possibile, non solo per controllori logici programmabili, ma per ogni sistema elettronico.

Imparare la logica booleana è la prima cosa da fare per iniziare a programmare plc.

La gestione della memoria per il programma e i dati.

Se dal punto di vista della logica di base di programmazione PLC non è cambiato praticamente nulla, molto invece è cambiato nella gestione della memoria degli stessi; si pensi per esempio a come veniva dedicata la stessa, e al modo di indirizzarla.

Siamo passati da aree fisse di memoria destinate al programma, e nello specifico alle variabili, alle costanti, ai temporizzatori, ai merker (bit) e ai contatori; a una gestione della memoria dinamica dove possiamo semplicemente dichiarare una variabile e il tipo, e il PLC colloca l’informazione dove più ritiene utile, senza che noi conosciamo effettivamente l’indirizzo di quella variabile.

Ecco che per esempio dallo scrivere “%MW100”, oppure “V100”, siamo passati a scrivere “portata1 :int”; il PLC sa che "portata1" è di tipo intero, e si occupa di riservare automaticamente una parola di dati per quella variabile.

Temporizzatori, contatori, comparatori e istruzioni aritmetiche.

Alcune funzioni che esistono dalla nascita del PLC sono tutt’ora presenti e non se ne può fare a meno; prima su tutte il temporizzatore, o timer.

Senza questo prezioso elemento, non si possono costruire software per automazione, e con il timer anche il contatore svolge un ruolo di primaria importanza.

Che dire poi delle istruzioni aritmetiche? Beh, anche queste, insieme a quelle di comparazione sono fondamentali.

Lo stato delle funzioni (o cicli automatici) e la sua gestione.

Fino a quì abbiamo parlato di elementi di programmazione, tuttavia nella costruzione del programma del PLC prima di tutto c’è una necessità, quella di creare un processo automatico che esegua ciò che vogliamo. In questo senso al di la delle funzioni che il plc ci mette a disposizione, il lavoro viene svolto prima nella nostra testa.

Alle basi della programmazione di questi controllori c’è l’imparare a gestire per esempio lo stato di una funzione, molto comunemente rappresentabile con 3 stati: spento, acceso e in marcia, acceso e in pausa. Senza questo concetto fondamentale, difficilmente potremmo gestire automatismi.

L’hardware PLC locale, remoto e distribuito.

Alla base della progettazione software d’automazione, esiste di hardware e apparecchiature. Oggi non abbiamo più a disposizione solo cestelli e rack locali, possiamo disporre di I/O remoti e distribuiti.

Sempre di più l’automazione vede l’utilizzo di reti ad alto livello, che permettono lo scambio di dati tra il campo e le aree della fabbrica più in alto, fino a quelle gestionali.

Architettare l’automazione implica conoscere queste reti e i loro protocolli di comunicazione, ecco che parliamo di PROFINET, Ethernet/IP, ma anche di Modbus TCP e di IO-Link.

Accesso ai dati e protocolli aperti.

Come accennato in precedenza in questo articolo, l’evoluzione dell’industria ha portato dei cambiamenti, tra i quali la condivisione dei dati tra le varie aree della realtà produttiva. Oggi i PLC devono garantire accesso sicuro ai dati, utilizzando protocolli crittografati e con firma digitale.

Tra questi protocolli troviamo come minimo OPC UA, e funzioni di Web Server.

Sempre più, progettare software per PLC implica anche la gestione di questi canali di comunicazione, sia all’interno della fabbrica, che all’esterno per mezzo dei servizi di VPN e Cloud; naturalmente ciò implica un’attenzione particolare alle problematiche di sicurezza informatica.

LE VERE BASI DELLA PROGRAMMAZIONE PLC DI OGGI