PLC – HMI per Motori elettrici: Una ricetta hardware-software IEC 61131-3 per

Questo quaderno costituisce il primo volumetto di una collana dedicata a ricette di automazione con apparecchiature PLC e HMI. Il volume è dedicato alla trattazione completa dell'automazione con PLC e HMI di motori elettrici, quali quelli presenti nei vari tipi di impianti tecnologici e non.
PLC è l’acronimo di Programmable Logic Controller. Questo dispositivo offre una serie di vantaggi:
A) non c'è bisogno di cablare elettricamente i diversi circuiti di controllo ma di volta in volta possiamo utilizzare lo stesso controllore per implementare qualsiasi tipo di strategia logica;
B) l’affidabilità dell’hardware è particolarmente curata. I PLC sono progettati per essere utilizzati ininterrottamente per anni senza che si verifichi un guasto;
C) è facile implementare strategie di controllo flessibili anche quando è richiesto un tipo di controllo particolarmente sofisticato;
D) sono realizzabili algoritmi di calcolo particolarmente complessi grazie alla disponibilità di funzioni matematiche avanzate.
HMI è invece l’acronimo di Human Machine Interface. Questa denominazione viene utilizzata per indicare una serie di dispositivi che permettono, con traduzione letterale, l'interfacciamento uomo - macchina e cioè il dialogo tra l'operatore / manutentore dell'impianto ed il PLC.
Il componente HMI è quindi un componente elettronico, basato anche esso su microprocessore, che viene installato sul frontequadro del quadro di automazione per fornire funzioni di monitoraggio e comando locale sul quadro stesso di manovra.
Menu di navigazione, in modalità touch-screen, permettono all’operatore di selezionare svariate pagine grafiche per la visualizzazione, in tempo reale, degli stati, delle ore di funzionamento, del numero di intervento dei motori.
Analizzati dettagliatamente i componenti hardware si passerà ad illustrare i componenti software.
Il compito del programmatore è principalmente quello di tradurre le specifiche funzionali in istruzioni logiche che il PLC è in grado di eseguire.
Il riuso di parti di logica più o meno ricorrenti è particolarmente gradito al programmatore, che può far ricorso a soluzioni specifiche ben sperimentate, senza dover di volta in volta “reinventare la ruota”. Ciò permette di velocizzare l’intero processo di sviluppo e test, riducendo altresì la percentuale di errori.
Nella moderna programmazione in linguaggi ad alto livello, tipicamente orientati allo sviluppo di software “orientato agli oggetti”, si tende il più possibile a far ricorso ai cosiddetti “Design Patterns”, soluzioni standard collaudate per problematiche frequentemente ricorrenti.
Un design pattern viene definito come una via formale per documentare una soluzione ad un problema progettuale in un particolare campo professionale. Ogni pattern descrive inizialmente un problema, particolarmente ricorrente in un determinato contesto, per poi fornire il cuore della soluzione a tale problema. Risulta così possibile riusare con successo tale soluzione, migliaia e migliaia di volte, con la certezza di utilizzare una soluzione efficiente e ben collaudata. Un pattern deve anche spiegare perché una particolare situazione risulta problematica e perché la soluzione proposta è da considerarsi una buona scelta nella più ampia generalità dei casi. I patterns possono in definitiva essere considerati come delle “best practice”, elegantemente formalizzate, che il programmatore deve implementare nella applicazione se vuole conseguire contemporaneamente sia un decremento esponenziale dei tempi di sviluppo che una maggiore robustezza ed affidabilità del codice generato.
Nei capitoli di questo quaderno mostreremo approfonditamente nel dettaglio una ricetta di automazione che potrà essere riutilizzata in qualsiasi progetto di automazione PLC-HMI che utilizzi “motori elettrici”. La ricetta è stata ottimizzata anche per il funzionamento con sistemi di supervisione Scada.