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EMBEDDED 84 • MAGGIO • 2022 43 INDUSTRIAL IOT | HARDWARE que una serie di potenziali problemi. Comprendere il funzionamento di un sistema basato su hardware era complesso, in quanto poteva essere necessario traccia- re i singoli fili per stabilire a quale apparecchiatura era- no collegati. Un’altra sfida importante era l’affidabilità: un singolo guasto, come un relè danneggiato o un filo rotto avrebbe provocato un’avaria del sistema nel suo complesso e, di conseguenza, un gran numero di ore da dedicare alla risoluzione dei problemi per riportare il sistema in funzione. L’arrivo del PLC Negli anni 60 le aziende automotive negli Stati Uniti svilupparono il concetto del Controllore Logico Pro- grammabile (PLC). Il primo fu il Modicon 084, svilup- pato da Dick Morley per la General Motors nel 1964. In sostanza, un PLC è un computer industriale allo sta- to solido che monitora gli ingressi e le uscite. Partendo da questo presupposto, prende decisioni basate sulla logica per macchine o processi automatizzati. Una clas- sica configurazione PLC includerà una CPU, ingressi analogici, uscite analogiche e uscite CC. La CPU è so- litamente un microprocessore da 16 o 32 bit, che fun- ge da “cervello” del PLC. Ordina al PLC di svolgere attività che comprendono l’esecuzione di istruzioni di controllo, la comunicazione con altri dispositivi, lo svol- gimento di operazioni logiche e aritmetiche e la diagno- stica interna. Come con altri tipi di dispositivi informatici, i PLC han- no una memoria di sola lettura (ROM) permanente, su cui memorizzare il sistema operativo, e una memoria ad accesso casuale (RAM), sulla quale vengono me- morizzate le informazioni sullo stato per i dispositivi di ingresso e uscita, oltre che valori sui dati per timer e contatori. I PLC leggono i segnali provenienti da di- versi sensori e dispositivi di ingresso, tra cui tastiere, interruttori o sensori. Questi ingressi possono essere analogici o digitali. Possono inoltre ricevere segnali di ingresso da sistemi “intelligenti”, come i robot, oppure da sistemi visivi. La CPU solitamente effettua una se- rie di passaggi per accedere alle informazioni ed elabo- rarle: iniziare la scansione; effettuare controlli interni; effettuare la scansione degli ingressi; eseguire la logi- ca programmabile; aggiornare le uscite. Il programma quindi si ripete con le uscite aggiornate. I dispositivi di uscita includono motori e valvole solenoidi. Programmazione ancora più semplice Rispetto ai sistemi meccanici, i PLC hanno il vantaggio di essere più robusti e in grado di sopportare condizio- ni avverse tipiche di molti contesti industriali, tra cui il caldo e il freddo intensi, la polvere e livelli estremi di umidità. Un altro vantaggio principale dei PLC è il fatto che sono molto più facili da programmare di un com- puter per scopi generici. L’IEC 61131 è uno standard open internazionale, che definisce i cinque principali linguaggi utilizzati per la programmazione dei PLC, tra cui: Ladder Diagram (LD), Sequential Function Char- ts (SFC), Function Block Diagram (FBD), Structured Text (ST) e Instruction List (IL). Nella terza edizione di questo standard, tuttavia, la lista istruzioni (IL) è meno utilizzata. I ladder diagram si basavano sulla logica dei relè, che si avvaleva di dispositivi fisici, come interruttori e relè meccanici, per controllare i processi. I ladder diagram sostituiscono questi dispositivi con la logica interna. Ben organizzati e facili da seguire e modificare, il loro principale svantaggio è legato al fatto che sia disponibi- le solo un numero limitato di funzioni. Le sequential flow chart, strettamente basate sui dia- grammi di flusso, utilizzano passaggi e transizioni per raggiungere i risultati desiderati. I passaggi contengo- no le azioni, la cui decisione di eseguirle si basa sul- la temporizzazione, una fase del processo o uno stato fisico di alcune apparecchiature. Le transizioni sono istruzioni per passare da un passaggio all’altro, in base a condizioni “vero” o “falso”. Il function block diagram è un linguaggio grafico ba- sato su una funzione tra ingressi e uscite, collegate in blocchi attraverso linee di connessione. I blocchi sono posizionati su fogli sottoposti a scansione dal PLC. Come metodo visivo, può essere più facile per alcuni utenti e funziona bene con controlli di movimento, an- che se può diventare disorganizzato in quanto i blocchi si possono posizionare ovunque sul foglio. Structured text è un linguaggio di alto livello, come Ba- sic, Pascal e “C”. Uno strumento estremamente poten- te, in grado di eseguire attività complesse utilizzando algoritmi e funzioni matematiche così come attività ri- petitive. Ottimo nei calcoli matematici complessi, può essere difficile da sottoporre a debug o da modificare online. Instruction List è un linguaggio basato su testo simi- le al linguaggio Assembly, che utilizza codici come LD (Load), “AND” e “OR”. Adatto alle applicazioni che ri- chiedono un codice che sia compatto e al contempo re- attivo, ha lo svantaggio della mancanza di struttura e la difficoltà ad affrontare gli errori.