Come Programmare con diversi Linguaggi di Programmazione PLC

La programmazione di un PLC è un compito fondamentale per molte applicazioni industriali. Essendo che, i PLC sono utilizzati per controllare macchinari e altri sistemi automatizzati, attraverso la lettura dei valori di ingresso ed eseguendo le istruzioni logiche programmate per produrre l’uscita desiderata, i linguaggi di programmazione PLC sono stati progettati appositamente per creare un codice di facile lettura e comprensione.

Esistono diversi linguaggi per programmare un PLC, ma quale bisogna utilizzare?

In questo articolo metteremo a confronto i differenti linguaggi PLC più diffusi per aiutarti a decidere quale sia il migliore in assoluto per il vostro Progetto PLC Siemens, o di altre marche.

E grazie a quello che imparerai da questo articolo, riuscirai finalmente a capire come si utilizzano, in modo chiaro e sicuro, i linguaggi PLC per il tuo Progetto o per la tua Logica di Funzionamento.

Cosa è un PLC?

Un PLC, o controllore logico programmabile, è un tipo di computer industriale utilizzato per controllare impianti, macchinari e altri processi automatizzati. Sono generalmente programmati in uno dei diversi linguaggi di programmazione, che consentono all’utente di specificare l’uscita desiderata per un dato ingresso.

I vantaggi dell’utilizzo di un PLC in ambito industriale sono molteplici . Il più evidente è che i PLC possono essere programmati per controllare un’ampia gamma di processi automatizzabili, ed inoltre i PLC sono generalmente molto affidabili, possono gestire una grande quantità di dati e sono facilmente integrabili in sistemi già esistenti.

Ma, un potenziale svantaggio è che i PLC possono essere costosi da acquistare e mantenere. Inoltre, possono essere difficili da programmare e l’utente potrebbe aver bisogno di una certa esperienza con i linguaggi di programmazione per sfruttare appieno tutte le funzioni di un PLC.

Tuttavia, la flessibilità e l’affidabilità dei PLC ne fanno un scelta popolare per molte applicazioni industriali.

Come si programma un PLC?

I PLC più comuni, come Siemens, possono essere programmati soltanto attraverso il loro ambiente di sviluppo.

Per programmarlo è necessario acquistare il software di programmazione specifico con licenza per il modello di PLC in possesso e per il tipo di utilizzo che se ne deve fare.

Se si parte da zero, il primo passo da fare è analizzare il tipo di lavoro da fare e munirsi degli strumenti giusti per poter lavorare comodamente e senza rimpianti.

I diversi linguaggi di programmazione PLC

L’evoluzione tecnologica ha portato le varie Aziende a realizzare differenti linguaggi per programmare i PLC con l’obiettivo di andare soddisfare la maggior parte delle richieste in ogni settore industriale.

Questi linguaggi si possono dividere in differenti categorie, ed ognuna di esse ha un compito ben specifico, in modo che possa essere utilizzare facilmente e senza troppe righe di codice.

KOP (Ladder)

Il linguaggio di programmazione KOP (o ladder diagram) è un linguaggio grafico che utilizza una rappresentazione a diagrammi (ladder diagram) per rappresentare la logica di controllo di un sistema PLC.

Il KOP (o ladder diagram) è facile da capire e da visualizzare nel programma, il che lo rende un’ottima scelta per i sistemi più vecchi e tradizionali.

Viene spesso utilizzato nei sistemi laddove la semplicità e la facilità di comprensione sono fattori importanti.

Voglio mostrarti qui di seguito alcuni dei comandi più utilizzati del KOP.

CONTATTO APERTO

Un contatto aperto è un tipo di contatto utilizzato nei diagrammi logici ladder per rappresentare un interruttore elettrico.

Quando il contatto è aperto, rappresenta uno stato OFF, mentre quando è chiuso rappresenta uno stato ON.

E possono rappresentare una serie di interruttori, tra cui pulsanti, finecorsa e pressostati, ecc…

CONTATTO CHIUSO

Al contrario, il contatto chiuso è un tipo di contatto utilizzato per rappresentare un interruttore elettrico con stato logico e fisico opposto al Contatto Aperto.

Quando il contatto è chiuso, rappresenta uno stato ON, mentre quando è aperto rappresenta uno stato OFF.

BOBINA

La bobina, in KOP, rappresenta un generico utilizzatore elettrico, ad es. una resistenza, o una lampadina, o un’attuatore. Va inserita sempre all’estremità destra del rung (segmento in cui viene scritta la logica del programma). La bobina si attiva quando passa corrente. Quindi, il bit associato sale al valore logico 1 (ON) se le condizioni logiche alla sua sinistra sono verificate, altrimenti vale 0 (OFF).

SET/RESET

I termini SET e RESET possono essere utilizzati per modificare lo stato di un contatto a 1 o a 0.

Il termine SET viene utilizzato per indicare che il contatto è nello stato ON, mentre il termine RESET viene utilizzato per indicare che il contatto è nello stato OFF.

TIMER

Il timer è un’istruzione utilizzata per ritardare l’esecuzione di una determinata logica per un periodo di tempo specifico.

I timer possono essere utilizzati per creare ritardi, creare effetti di pulsazione e sincronizzare dell’esecuzioni.

Esistono due tipi principali di temporizzatori: i temporizzatori on-delay e i temporizzatori off-delay.

I temporizzatori on-delay ritardano l’esecuzione di un segnale per un periodo di tempo specifico dopo l’attivazione del temporizzatore.

I temporizzatori off-delay mantiene l’esecuzione di un segnale per un periodo di tempo specifico dopo che il temporizzatore è stato diseccitato.

CONTATORE

Un contatore è un’istruzione utilizzata per contare il numero di volte in cui viene eseguita una determinata logica di funzionamento.

I contatori possono essere utilizzati per contare gli eventi, per creare ritardi e per sincronizzare l’esecuzione delle nostre funzioni programma.

Esistono due tipi di contatori: contatori ascendenti e contatori discendenti.

I contatori ascendenti contano verso l’alto a partire da zero, mentre i contatori discendenti contano verso il basso a partire da un valore preimpostato.

AWL

L’ AWL è un linguaggio di programmazione di basso livello utilizzato da molti PLC Siemens.

Grazie a questo controllo diretto sulle operazioni della macchina, è utile per la programmazione di sistemi, driver di dispositivi e altri compiti che richiedono una stretta integrazione con l’hardware sottostante.

I linguaggi a basso livello sono spesso utilizzati anche per la programmazione embedded, dove vengono abbinati a linguaggi di alto livello per produrre codice efficiente e facile da leggere e comprendere.

Per esempio, realizzando un sistema di controllo uscite, all’interno dei blocchi funzionali, è possibile gestire adeguatamente la memoria che viene utilizzata. Creando, di conseguenza, una serie di istruzioni e schemi standard per qualsiasi impianto su cui metterai le mani.

Cosa sono i linguaggi a basso livello?

Molto semplicemente, i linguaggi di programmazione a basso livello sono progettati per fornire un contatto con l’hardware del dispositivo attraverso il famoso linguaggio macchina.

Quale è la potenza delle sue istruzioni su un impianto a norma?

AWL non è molto conosciuto. Infatti è uno tra i linguaggi specifici per la i PLC della Siemens.

Tuttavia, per chi lavora con questi dispositivi, AWL può essere uno strumento estremamente potente.

Offre un alto grado di controllo sulle operazioni del PLC, rendendo possibile la scrittura di programmi efficienti e di facile lettura.

Quali sono gli aspetti negativi nell’utilizzare l’ AWL rispetto agli altri linguaggi di programmazione PLC?

Un aspetto negativo dell’ AWL è che può essere difficile da imparare. Il linguaggio è progettato per esperti che conoscono il funzionamento interno dei PLC.

Di conseguenza, per i principianti può risultare difficile da utilizzare. Tuttavia, con un po’ di pazienza e di pratica, è possibile padroneggiare le basi di AWL.

Nel complesso, AWL è un linguaggio di basso livello potente ma specializzato.

È stato progettato per gli esperti che necessitano di un elevato grado di controllo sulle operazioni del PLC Siemens.

Sebbene possa essere difficile da imparare, con un po’ di pratica è possibile padroneggiare le basi dell’ AWL e della sua gestione.

SCL(Structured Control Language)

Structured Control Language (SCL) è un linguaggio di programmazione che utilizza un formato di testo strutturato.

Questo formato è simile al Pascal e consente di manipolare facilmente i dati o di eseguire algoritmi complessi. Inoltre, SCL viene compilato direttamente in linguaggio macchina, rendendolo efficiente e veloce.

Questo linguaggio è utilizzato per la programmazione di algoritmi complessi e la manipolazione dei dati. Essendo un linguaggio di testo strutturato, risulta molto efficiente e veloce da compilare.

Questo lo rende un’ottima scelta per le applicazioni industriali in cui le prestazioni sono fondamentali.

Ma che cosa sono i linguaggi ad alto livello?

I linguaggi di programmazione di alto livello sono progettati per essere facili da usare, con una sintassi simile al linguaggio naturale.

Questo li rende facili da imparare e da usare per i principianti. Inoltre, i linguaggi di alto livello sono spesso dotati di librerie di codice pre-scritto che possono essere utilizzate per accelerare il processo di programmazione.

Facendo degli esempi pratici, voglio elencarti alcuni dei comandi più utilizzati in SCL.

IF

Il comando IF viene utilizzato per verificare una condizione ed eseguire un blocco di codice in base al risultato. Per esempio SE devo comparare lo stato logico di alcuni bit, o verificare il valore numero di una determinata variabile, per poi anallizzare altri dati a seguire, questa è una di quelle instruzioni che fa al caso nostro.

CASE

Il comando CASE viene utilizzato per verificare una condizione ed eseguire un blocco di codice in base al risultato. Può essere utilizzato per confrontare valori o verificare condizioni.

Per esempio, se devi verificare il valore di una serie di ingressi e uscite, ed in base al loro valore avviare un’istruzione, un blocco , un conteggio o una temporizzazione. Grazie a questa istruzione ora è possibile facilmente attraverso le diverse istruzioni che creerai.

FOR

Il comando FOR viene utilizzato per ripetere un blocco di codice per un determinato numero di volte. Può essere usato per iterare un elenco di valori o per contare in aumento o in diminuzione da un valore iniziale.

Facciamo un esempio classico!

Devo leggere lo stato di 100 ingressi e 100 uscite una dopo l’altra, e vorrei realizzare il tutto con una sola istruzione (pertanto in poche righe di codice).

Si può fare? Assolutamente si grazie a questa istruzione che ti permette di ripetere le stesse operazioni con operandi differenti per ogni ciclo.

WHILE

Il comando WHILE viene utilizzato per ripetere un blocco di codice finché viene soddisfatta una condizione. Può essere utilizzato per scorrere un elenco di valori o per verificare una condizione.

Assomiglia tanto all’istruzione FOR, ma ha una piccola differenza.

1. Come viene scritto il codice;
2. La sequenza di controllo ed esecuzione dei valori è differente.

Per questo motivo, quando ci si approccia ad una situazione ciclica bisogna valutare quale sia meglio utilizzare.

REAPEAT

E per terminare il nostro elenco in poche parole.

Il comando REPEAT serve a ripetere un blocco di codice per un numero specifico di volte. Può essere utilizzato per iterare un elenco di valori o per verificare una condizione. Il comando REPEAT continuerà a eseguire il blocco di codice finché la condizione non sarà soddisfatta.

GRAPH

Sequential function chart (SFC) detto anche Diagramma funzionale sequenziale.

Viene usato anche come strumento di specifica e per questo una macchina a stati finiti (o un automa) è semplice da implementare in un linguaggio di questo tipo.

Teniamo in considerazione che, l’analisi del flusso di funzioni è un metodo di analisi della struttura funzionale e del comportamento dei programmi informatici.

L’analisi del flusso di funzioni, talvolta nota come mappatura dei processi o diagramma di transizione di stato (STD), è un linguaggio a grafo orientato alla sequenza e basato sull’idea di Stati e transizioni.

GRAPH è un linguaggio di programmazione utilizzato per creare grafi e reti. Può essere utilizzato per modellare e simulare sistemi complessi e per visualizzare i dati.

Grazie a questo potente strumento è possibile fare l’analisi dei dati e risoluzione dei problemi.

I vantaggi di programmare con diversi linguaggi di programmazione PLC

La programmazione di un PLC con diversi linguaggi di programmazione presenta molteplici aspetti positivi.

In primo luogo, ogni linguaggio ha i suoi punti di forza e di debolezza, quindi utilizzando più linguaggi è possibile ottenere il massimo dalle proprie logiche di funzionamento e dalla gestione del PLC.

In secondo luogo, i diversi linguaggi possono essere più o meno adatti a compiti diversi.

Ad esempio, il KOP o LADDER può essere adatto a compiti molto semplici come reperire delle informazioni, fare delle visualizzazioni, gestire lo scambio segnali con delle macchine.

Mentre è possibile utilizzare l’SCL in un ambito totalmente differente in quanto può essere più adatto a compiti più complessi.

Eseguendo della programmazione strutturata (structured text) non solo si è in grado di raccogliere una grossa mole di infomazioni dalla rete del cantiere, ma è possibile anche creare un logica a programma o automazione che registri ogni punto (lavoro) della produzione.

In terzo luogo, l’uso di più linguaggi può rendere il PLC più versatile e adattabile a situazioni diverse, rendendo il PLC più robusto.

Quale tra questi linguaggi di programmazione PLC scegliere?

I PLC (controllori logici programmabili), di norma, sono un tipo di computer industriale che controlla la sequenza delle operazioni nei processi produttivi e di altro tipo.

Esistono diversi linguaggi per programmare un PLC, ma qual è il migliore per le vostre esigenze?

Il linguaggio di programmazione giusto per il tuo PLC dipende il modello di PLC, il software in uso e le proprie preferenze.

Non esiste una risposta univoca a questa domanda.

Tuttavia, esistono alcune linee guida generali che possono aiutare a scegliere il linguaggio giusto per le proprie esigenze.

Se si dispone di un modello di PLC più recente o di un problema da risolvere in maniera semplice, è probabile che si voglia utilizzare la logica ladder (KOP). È facile da imparare e da usare, ed è il linguaggio più comune per la programmazione dei PLC.

Se si dispone di un modello di PLC più vecchio o si ha un problema complesso da risolvere, si consiglia di utilizzare il testo strutturato (SCL o AWL). È più difficile da imparare e da usare rispetto a KOP, ma è più potente e flessibile.

Se si è alle prime armi con la programmazione dei PLC, si consiglia di iniziare con il linguaggio KOP.

Se siete più esperti , potreste preferire l’ SCL o l’ AWL.

In definitiva, il miglior linguaggio di programmazione per il vostro PLC dipende dalle vostre esigenze e preferenze specifiche.

Le sfide della programmazione con diversi linguaggi di programmazione PLC

Quando si tratta di programmare un PLC (che sia Siemens o altro), ci si può chiedere se sia possibile utilizzare più di un linguaggio di programmazione nello stesso programma.

La risposta è sì, ma l’uso di più linguaggi di programmazione in un PLC comporta alcune sfide.

Ad esempio, è necessario assicurarsi che i linguaggi che si stanno per utilizzare siano compatibili con il PLC.

Tenendo in considerazione dell’utilizzo di ogni singolo linguaggio, bisogna tener conto anche di:

• Quantitativo di informazioni o dati da reperire dai segnali di scambio con le macchine e la loro complessità;
• La mole di lavoro che c’è da svolgere per sviluppare il programma;
• Su quali riferimenti si fa a capo quando si creano le logiche di funzionamento per i vari tipi di automazione;
• Avendo come punto di partenza un ambiente ben strutturato ed organizzato, gestire una linea guida per le varie tipologie di calcolo;
• E tanto altro ancora…

Ci sono modi e modi per scrivere un programma, ma solo uno è migliore rispetto a tutti gli altri.

In quale ordine bisogna imparare questi Linguaggi di Programmazione PLC?

Voglio darti l’esatta sequenza per apprendere velocemente e facilmente tutti linguaggi messi a disposizione.

1. KOP, linguaggio di base, semplice e intuitivo.
2. SCL (structured text), utilizzabile su Siemens e molte altre marche.
3. GRAPH, di base simile al KOP anche se sequenzialmente differente.
4. AWL (solo su Siemens), linguaggio vecchio ma ancora presente in molti PLC.

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Uno dei problemi principali che tutti i tecnici alle prime armi incontrano quando utilizzano i PLC è la comprensione della documentazione.

I PLC possono essere molto complicati e può essere difficile trovare manuale semplice e utilizzabile.

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