Con il diffondersi di sistemi PC-based e PAC, si è iniziato ad affermare che lo sviluppo dei PLC poteva continuare solo verso sistemi micro e nano, quindi per applicazioni dedicate a parti specifiche di un più ampio controllo di processo. Ritenete che questa previsione si sia avverata?
Dario Zatton, Area Manager di Tex Computer, afferma che la previsione si è già avverata nei paesi industrializzati, dove sono sempre meno le automazioni basate solo su PLC, mentre nei paesi emergenti vi sono ampi spazi per i PLC non essendo ancora emersa una cultura industriale interconnessa a quella dell’informatica aziendale. Previsione in parte avverata per Alberto Griffini, Account Manager-Key Accounts di GE Intelligent Platforms: «Chi ha creduto come noi nei sistemi PAC propone PLC solo nella fascia dei controllori compatti per applicazioni semplici e tradizionali di logica programmabile. Le soluzioni medio-alte sono basate su CPU potenti, standard di comunicazione aperti, programmazione evoluta per controllo di processo e macchine ad alta velocità». Stando invece a Lorenzo Zerbi, Responsabile Sales Product Management Controlli e Azionamenti Elettrici di Bosch Rexroth, la previsione di decentralizzazione del ruolo del PLC all’esecuzione di semplici e specifiche parti del processo di manufacturing non si è concretizzata. «Al contrario, il PLC si è difeso dall’attacco delle soluzioni PC-based e PAC esasperando le proprie caratteristiche e potenzialità. A oggi il mercato riconosce ancora al PLC caratteristiche superiori in termini di stabilità e affidabilità se paragonato ai sistemi PC-based. Poi, per fronteggiare i PAC, il PLC si è dotato di processori sempre più potenti, maggiori possibilità di espansione di I/O, moduli aggiuntivi e funzionalità software integrate, tanto da rendere sempre più sottile la linea di demarcazione tra PLC e PAC». L’introduzione di numerosissime funzionalità, ci dice Giovanni Mandelli, Product Manager PLC & HMI di Mitsubishi Electric, rende il nome “PLC” sostanzialmente obsoleto, anche considerando che oggi questi sistemi sono molto diversi dalle generazioni native, potendo ormai gestire ogni tipologia di applicazione tramite piattaforme di controllo evolute. «Su applicazioni molto complesse si stanno affacciando i PAC, ma questi, a livello di funzionalità, sono paragonabili alle logiche programmabili di fascia medio alta dei principali costruttori, e la tecnologia PC-based, pur nata in ambito molto differente da quello del PLC, si è sviluppata anche nell’automazione e nel manifatturiero in generale ma si è comunque ancora lontani dal sorpasso dei sistemi PC-based sui PLC per la robustezza sia hardware che software di questi ultimi». Luciano Dal Lago, Electronic Product Specialist Sew Italia, è sostanzialmente d’accordo sul fatto che il PLC venga generalmente impiegato per applicazioni su specifiche parti e sottosistemi mentre il controllore PC-based e i PAC si occupano della “parte alta” del sistema di automazione. «C’è però da rilevare che a volte si può assistere a un’invasione di campo dei PAC nella area che prima era riservata ai PLC. Difficilmente accade il contrario». Secondo Giancarlo Carlucci, Product Manager Plant Solutions-PAC/PLC, Networks & I/O di Schneider Electric, la scelta di utilizzare un PAC rispetto a un tradizionale PLC continua a essere determinata non solo dall’applicazione da gestire ma anche da fattori chiave quali connettività in rete, performance di elaborazione e memoria, software standard. In particolare, nelle applicazioni che vengono oggi sviluppate in ambito manufacturing o process, queste caratteristiche non sono più necessità accessorie o succedanee, ma imperative perché richieste dagli stessi attori del mercato per lo sviluppo delle loro soluzioni di automazione. Inoltre, vanno sottolineate le differenze sostanziali tra PAC e PC-based, per esempio robustezza, manutenzione, aggiornamento, che associano quest’ultimo anche per ambito applicativo ai PLC. Nel manufacturing infatti i PC-based integrano e si modellano molto bene rispetto a quelle che sono le caratteristiche necessarie facendo così diminuire i costi. Si tratta infatti di un segmento dei PLC particolarmente competitivo per piccole applicazioni general purpose, perché si connotano come scelta preferenziale laddove non servono performances (per esempio legate al motion) e dove si prediligono semplicità di approccio alle piattaforme di sviluppo e la reperibilità sul mercato. «Attualmente l’intelligenza evoluta in termini, per esempio, di connessione o memoria, viene applicata anche a dispositivi attuatori e sensori che fino a poco tempo fa erano poco più che trasduttori e comunque oggetti passivi all’interno di una soluzione di processo. Oggi questi dispositivi possono integrare anche logiche PLC oppure funzioni orientate alla loro parametrizzazione o diagnostica». Per Fabio Melegazzi, Product Manager di Telestar, i dati confermano che il PLC è ancora il controllo più diffuso nell’automazione industriale, mentre l’architettura PC-based è più dedicata a settori specifici, legati a prestazioni e ambienti di programmazione più open. «Negli ultimi anni abbiamo però visto come il PLC si sia evoluto diventando sempre più competitivo, con funzionalità avanzate che erano prerogativa solo dei PC o di soluzioni dedicate». Per Luigi Bernardelli, CEO di VIPA Italia, l’evoluzione dei sistemi PC e PAC è molto incisiva e sicuramente il controllo può e potrà avvalersi sempre più di sistemi efficienti basati su queste piattaforme hardware, in dipendenza anche di sistemi operativi stabili ed efficienti. «Diversa, invece, la problematica relativa al comando, dove secondo noi il PLC trova ancora la sua ragion d’essere anche sulla base dei nuovi hardware basati su “PLC ON CHIP” che assicurano prestazioni elevatissime. La stabilità dei sistemi PC/PAC per il comando non risulta essere ancora definitiva, per cui lo spazio per il PLC anche per applicazioni medio-grandi è ancora crescente». Vittorio Agostinelli, Product Manager Factory Automation di Panasonic Electric Works Italia, conferma conferma come negli ultimi anni i PLC abbiano continuato la loro naturale evoluzione sia verso sistemi semplici (PLC Compatti) sia verso soluzioni più prestazionali, integrando funzioni di sicurezza, connettività/accessibilità e funzionalità motion. «In questo contesto, Panasonic mira a offrire una gamma completa di soluzioni centralizzate o distribuite; ogni settore applicativo ha esigenze diverse per cui la soluzione va sviluppata considerando le varie componenti tecnico/economiche, ed è in questo che Panasonic, grazie al proprio Know How, può contribuire alla soluzione ottimale». Per Giuseppe Biffi, Simatic PLC Group Manager di Siemens, il PLC raccoglie ancora, nonostante i vantaggi delle piattaforme PC-based, un notevole consenso per compatibilità e disponibilità a lungo termine, prontezza all’uso, compatibilità con ambienti industriali, rapidità di accensione. Siemens crede molto nel mercato PLC e l’S7-1500 ne rappresenta l’evoluzione più recente. I PLC attuali mettono a disposizione una serie di funzionalità che ne garantiscono l’apertura verso il mondo esterno e l’adeguatezza nella maggior parte delle applicazioni: sicurezza di macchina, Motion Control, comunicazione, sicurezza informatica. Naturalmente l’aspetto dell’apertura può presentare delle criticità: nell’era di internet e delle reti globali e anche il PLC deve porsi in modo adeguato, impedendo accessi non autorizzati e usi impropri dei dati. «Siemens è molto sensibile a queste problematiche e l’integrazione della sicurezza informatica nel PLC cautela l’utente dai rischi rischi che derivano dal collegamento in rete, senza ricorrere a infrastrutture esterne e mantenendo un unico ambiente di engineering: S7-1500 nasce con queste funzionalità di security di serie su tutte le CPU». Roberto Zenoni, Automation Product Marketing Manager di Omron Electronics vede un ampliamento dell’applicabilità dei PLC in quanto le funzioni, un tempo svolte dalla fascia più alta di gamma ora sono eseguibili da un economico PLC compatto che, inoltre, non viene più utilizzato per risolvere parti limitate di processo ma piuttosto rientra come elemento importante di un controllo integrato. «Il controllo PC-based, PAC o MAC, cioè Machine Automation Controller, offre caratteristiche funzionali più importanti e permette di affrontare le macchine tutto tondo integrando alle classiche funzioni PLC anche il Motion e funzioni quali sicurezza e visione artificiale oltre a collegamento diretto con database. Si va progressivamente a creare un’area funzionale di sovrapposizione tra il classico PLC e il controllore più prestante, ma resta un’ampia fetta di utilizzo del PLC classico». Marco Caliari, Product Manager CIS Automotive Specialist di Phoenix Contact sottolinea che il PLC, sistema inizialmente semplice e con funzionalità limitate, si è nel tempo evoluto in modo sostanziale. «I nostri PLC, per esempio, sono programmabili in tutti i linguaggi standard IEC 61131-3, quindi adatti a chi è abituato alla programmazione classica dei PLC ma anche a chi preferisce una programmazione PC-like. Poi, in quanto multitasking, i nostri PLC si avvicinano molto ai sistemi PAC e sono anche disponibili in versione PC-based con SoftPLC. L’evoluzione dei PLC in Phoenix Contact evidenzia un trend in cui il PLC mantiene le sue caratteristiche di base ma riceve anche funzionalità innovative e decisamente superiori rispetto a un classico PLC».
PLC e applicazioni
Secondo Mandelli (Mitsubishi Electric) la crescente domanda di riduzione dei consumi energetici, la necessità di maggiore qualità nella produzione riducendo gli scarti e di maggiore sicurezza del personale, sono solo alcuni dei driver per cui la richiesta di tecnologia di controllo robusta e matura come quella dei PLC è ancora in crescita in svariati settori del manifatturiero. «Secondo recenti statistiche il focus dei costruttori di macchine in Europa è indirizzata verso diversi settori tra i quali spiccano Food&Beverage e Packaging, e la richiesta da questi ambiti è rivolta principalmente all’integrazione di funzionalità avanzate come Motion o Networking, sia a livello orizzontale che verticale» Zatton (Tex Computer) indica il comparto alimentare “non packaging” (forni, imbottigliamento ecc) e quello degli impianti industriali (produzione della pasta, essicatoi, lavaggio e pulitura), mentre Dal Lago (Sew Italia) ritiene abbastanza difficile pensare ad applicazioni di automazione, certo non elementari, che possano fare a meno del PLC. «A suo favore ci sono certamente flessibilità, modularità e scalabilità, ma volendo pensare a una particolarità starei in un contesto di risparmio energetico. Tramite una gestione oculata della logica di una macchina automatica è possibile, per esempio, regolare le sequenze di avvio e arresto dei vari assi in modo che l’energia normalmente dissipata durante le fasi di frenatura di un asse sia utilizzata da un altro asse che inizia o prosegue il suo movimento. Oppure “parcheggiare” i motori quando non sono operativi». Tra i principali vantaggi dei PLC, Carlucci (Schneider Electric) segnala la compattezza in termini di I/O, con anche schede di conteggio rapido o analogiche. «Questa caratteristica permette ai clienti finali una migliore e più semplice standardizzazione del prodotto nelle loro macchine o nella loro soluzione, quando questa è ripetitiva». Melegazzi (Telestar) ci ricorda che il PLC, nato per acquisire gli ingressi dal campo, elaborarli e comandare le uscite, ora non fa più “solo” questo, avendo integrato funzioni tipiche dei sistemi basati su PC. «Il PLC può ora gestire un HMI e oltre a essere il sistema di controllo della macchina, ne elabora i dati di processo, li storicizza e li mette a disposizione dell’utente sfruttando USB Key, SD card o HD. I dati vengono poi condivisi via reti Ethernet-based. Il PLC ora è un nodo internet e le sue informazioni, e cioè quelle della macchina, sono raggiungibili sempre e da qualsiasi luogo. Inoltre, la conoscenza dei linguaggi di programmazione PLC è molto diffusa, ed è semplice trovare personale qualificato in grado di supportare questo controllo. La diffusa conoscenza del prodotto è un fattore estremamente importante». Bernardelli (VIPA) vede come campo d’azione dei PLC applicazioni che si riferiscono a macchine automatiche tipo imbottigliamento, etichettatura, assemblaggio, alimentari. «In particolare la flessibilità di memoria e l’alta velocità di elaborazione dei PLC ON CHIP permettono prestazioni molto elevate e difficilmente raggiungibili da altri sistemi. Da considerare anche che la tendenza verso sistemi decentrati rende il PLC molto competitivo potendo remotare l’intelligenza e il comando con CPU dedicate laddove necessario». Agostinelli (Panasonic Electric Works) ci sottolinea un aspetto ancora sottovalutato ma che nel tempo dovrà essere maggiormente considerato, cioè l’efficienza energetica degli stabilimenti. «Anche in questo contesto, non puramente produttivo e di controllo i PLC giocano un ruolo importante come punti e nodi di fabbrica collettori d’informazioni come data logger, mettendo a disposizione i dati raccolti ai software di analisi per rappresentare la conformazione e l’utilizzo dell’energia nello stabilimento». Secondo Biffi (Siemens), in generale è consigliabile l’utilizzo del PLC ovunque sussistano una o più delle esigenze che di seguito ci dettaglia. Standardizzazione, ossia la possibilità di accedere a risorse tecnologiche ampiamente diffuse e accettate dal mercato globale, aderenti alle normative, disponibili in tutto il mondo e con adeguati servizi di manutenzione. Produttività ed efficienza: l’impiego dell’automazione comporta per sua natura una maggiore efficienza della macchina, aumentandone la produttività, migliorando la qualità dei prodotti e riducendo i costi di produzione. Sicurezza: la capacità di salvaguardare in modo automatico la sicurezza dell’uomo e della macchina o dell’impianto in qualsiasi situazione di funzionamento o di anomalia. Affidabilità: la possibilità di garantire elevata disponibilità dell’impianto, eventualmente anche in caso di guasto del PLC stesso, per esempio impiegando architetture ridondate. Scalabilità, indispensabile se si deve far crescere l’applicazione, aumentando progressivamente le funzionalità, piuttosto che il numero degli I/O gestiti o la velocità di elaborazione, riutilizzando codice già scritto per ottimizzare i tempi di sviluppo. Comunicazione, ossia quando sia richiesto di gestire dati di processo scambiati con la periferia decentrata, realizzare sistemi a intelligenza distribuita o integrare il processo produttivo con i sistemi IT aziendali. «A versatilità, robustezza e facile gestione della manutenzione», ci dice Griffini (GE Intelligent Platforms), «I valori aggiunti più recenti riguardano raccolta dati di produzione per elaborazione con software dedicati, gestione delle sicurezze d’impianto secondo norme specifiche, e connessione Web per reti Industrial Internet magari con strumenti di programmazione collaborativi Cloud-based». Senz’altro difficile, per Zenoni (Omron Electronics) generalizzare: «Dipende dal tipo di applicazione e dal livello di automazione che l’utente finale desidera. I vantaggi offerti dai PLC stanno nella scalabilità, nella comunicazione rapida e versatile, considerando che anche sui “piccoli” c’è la disponibilità Ethernet, e la varietà delle funzioni offerte, con easy positioning anche sui piccoli PLC. Il tutto rende questi sistemi ideali per quasi tutti i tipi di applicazioni. La possibilità di integrazione dei PLC con molti altri sistemi di automazione, per esempio sistemi di visione, prodotti per la Sicurezza, HMI, inverter e servo, e questa è una delle scelte tecnologiche di base fatte da Omron, permettono di realizzare, grazie anche alla moltitudine di I/O disponibili, qualsiasi tipo di soluzione in tutti i settori industriali». Una delle caratteristiche essenziali di Bosch Rexroth, ci dice Zerbi, è quella di essere presente nei più svariati settori applicativi. «Questo ci permette di affermare che attualmente i sistemi PLC sono ancora i più utilizzati nella maggior parte dei settori. Il vantaggio del loro utilizzo è spesso collegato al fatto che gli operatori di macchina o i manutentori hanno acquisito nel tempo una buona conoscenza di questi oggetti, il che permette loro di agire rapidamente di fronte a un eventuale fermo macchina. Un altro vantaggio è che i nostri sistemi PLC hanno integrato a bordo dei moduli software che svolgono specifiche funzionalità applicative, permettendo importanti riduzioni in termini di tempo di sviluppo e di engineering della macchina, caratteristica sempre più richiesta da parte dei costruttori di macchine e che ricopre un ruolo chiave nella scelta del giusto fornitore di componenti e soluzioni per l’automazione». Tutti i PLC Phoenix Contact, sottolinea Caliari prevedono almeno un’interfaccia Ethernet via ModbusTCP e, a seconda del modello, PROFINET, con la possibilità di aggiungere schede Interbus, ModbusRTU, ProfibusDP e CAN. Altre caratteristiche, il Web Server e il File System integrati, per applicazioni di interfacciamento uomo-macchina cui accedere via Web browser nonché applicazioni di storicizzazione locale (memoria espandibile con scheda SD fino a 2 GB), e interfacciamento diretto a database MySQL o MS-SQL, senza passare da un sistema SCADA. Da sottolineare i nuovi PLC serie Axiocontrol che, grazie all’interfaccia verso gli I/O locali via backplane ultra veloce, garantiscono prestazioni più spinte. «In sostanza, nella nostra gamma di PLC è possibile trovare il prodotto più adatto alla propria applicazione, e anche laddove è richiesta la ridondanza, oltre a PLC ridondati in cui la funzione di ridondanza è gestita in modo automatico e trasparente per l’utente, prevediamo una soluzione che consente di realizzare la ridondanza via programma applicativo usando due PLC standard».
Esempi emblematici e applicazioni
Le vostre esperienze sul campo vi avranno certamente permesso di essere protagonisti, sia direttamente che indirettamente come fornitori di tecnologia, di applicazioni PLC di successo in ambito manufacturing. Potete sintetizzarci i casi che ritenete particolarmente emblematici? Le risposte che abbiamo ricevuto a questa nostra domanda sono riportate a fine articolo cliccando sui loghi delle aziende partecipanti all'iniziativa.
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