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Applicazioni PLC o SCADA?
Una piattaforma WEB di ingegneria per lo sviluppo rapido di applicazioni PLC, HMI e SCADA - Caso applicativo
Corrado Fantozzi - Factory 41
Sommario
FACTORY41 è una società specializzata nello sviluppo di soluzioni di automazione industriale che, grazie alla ultra-ventennale esperienza multidisciplinare del proprio team tecnico, maturata in ambito internazionale, ha sviluppato FACTORY41 GENERATOR, un applicativo web che permette all'integratore (sviluppatore PLC & SCADA) di inserire i dati di processo derivanti dalla documentazione del progetto:
- Lista I/O;
- P&ID;
- Specifiche funzionali.
in modo guidato all'interno di un'architettura dati ingegnerizzata al fine della generazione automatica di:
- Codice PLC;
- Dichiarazioni e oggetti HMI e SCADA;
- Documentazione di progetto.
FACTORY41 GENERATOR e i benefici della generazione automatica
FACTORY41 GENERATOR viene creato in risposta alla ricerca di una soluzione per aiutare l'integratore (sviluppatore PLC & SCADA) nell'affrontare i problemi quotidiani del ciclo tradizionale di sviluppo delle applicazioni di automazione industriale:
- Per scrivere il codice e produrre la documentazione sono necessari ingenti quantità di tempo e risorse (con i costi ad essi correlati);
- Il livello di ingegneria del codice è fortemente correlato al grado di esperienza e di know-how dello sviluppatore;
- Nella produzione del codice e della documentazione è essenziale mantenere uno standard di riferimento univoco tra i diversi progetti e, all'interno di un team di lavoro, tra le diverse modalità implementative per assicurare efficienza e manutenibilità;
- Il codice e la documentazione prodotti devono essere conformi ai modelli e ai criteri funzionali indicati da norme internazionali, standard e linee guida del settore dell'automazione (specialmente per alcuni particolari settori come pharma, food, industria chimica, etc);
- La percentuale di errori nel codice è strettamente correlata al tempo di debug necessario in ufficio e ai tempi di commissioning e start-up necessari in campo.
Grazie al supporto della generazione automatica è possibile:
- Ridurre i tempi di ingegneria e di sviluppo dei progetti di automazione (risparmiando fino all'80% di tempo);
- Ridurre il tempo di commissioning e start-up dei progetti di automazione (risparmiando fino al 50% di tempo);
- Assicurare un unico standard strutturale tra progetto e progetto e tra i membri dello stesso team;
- Garantire un livello di ingegneria del codice costante, basato sulla sintesi di un know-how multidisciplinare e di una profonda esperienza trasversale nell'ambito del controllo di processo;
- Garantire la piena conformità dei progetti alle norme internazionali, agli standard e alle linee guida del settore dell'automazione industriale.
- Per scrivere il codice e produrre la documentazione sono necessari ingenti quantità di tempo e risorse (con i costi ad essi correlati);
- Il livello di ingegneria del codice è fortemente correlato al grado di esperienza e di know-how dello sviluppatore;
- Nella produzione del codice e della documentazione è essenziale mantenere uno standard di riferimento univoco tra i diversi progetti e, all'interno di un team di lavoro, tra le diverse modalità implementative per assicurare efficienza e manutenibilità;
- Il codice e la documentazione prodotti devono essere conformi ai modelli e ai criteri funzionali indicati da norme internazionali, standard e linee guida del settore dell'automazione (specialmente per alcuni particolari settori come pharma, food, industria chimica, etc);
- La percentuale di errori nel codice è strettamente correlata al tempo di debug necessario in ufficio e ai tempi di commissioning e start-up necessari in campo.
Grazie al supporto della generazione automatica è possibile:
- Ridurre i tempi di ingegneria e di sviluppo dei progetti di automazione (risparmiando fino all'80% di tempo);
- Ridurre il tempo di commissioning e start-up dei progetti di automazione (risparmiando fino al 50% di tempo);
- Assicurare un unico standard strutturale tra progetto e progetto e tra i membri dello stesso team;
- Garantire un livello di ingegneria del codice costante, basato sulla sintesi di un know-how multidisciplinare e di una profonda esperienza trasversale nell'ambito del controllo di processo;
- Garantire la piena conformità dei progetti alle norme internazionali, agli standard e alle linee guida del settore dell'automazione industriale.
Video
UN CASO APPLICATIVO Impianto di liofilizzazione
Analizziamo insieme il flusso di lavoro ed i numeri di un caso applicativo, un impianto di liofilizzazione:
Dimensioni impianto:
- 480 I/O.
Dettagli di processo:
- 12 sequenze logiche con attuatori parzialmente condivisi;
- 88 strumenti analogici;
- 75 strumenti digitali;
- 148 attuatori (valvole e motori);
- 4 loop di regolazione PID.
Contenuti progetto:
- Sviluppo software PLC;
- Sviluppo software SCADA;
- Sviluppo documentazione validazione sistema (ambiente farmaceutico).
Impegno commercialmente stimato (e venduto):
- 540 ore di sviluppo (tra software e documentazione);
- 15 giorni di commissioning e Start-Up.
IL WORKFLOW DI GENERAZIONE
L'inserimento dei dati
Lo sviluppatore ha modo di inserire i dati di processo derivanti dalla documentazione del progetto:
- Lista I/O;
- P&ID;
- Specifiche funzionali.
All'interno dell'applicazione WEB caratterizzando in modo guidato i componenti di processo:
- Strumenti digitali;
- Strumenti analogici;
- Attuatori;
- Loop di regolazione.
E le relazioni funzionali tra di loro:
- Logiche di processo (macchine a stati finiti);
- Interblocchi;
- Logiche di allarme.
IL WORKFLOW DI GENERAZIONE
La generazione automatica
Nell'inserimento dei dati di processo il sistema supporta lo sviluppatore controllando in automatico la correttezza dei dati inseriti e delle loro relazioni, sfruttando tutta la potenza dei più moderni metodi di implementazione delle interfacce web.
I dati sono strutturati in modo tale da essere coerenti con le strutture dati e con le librerie funzionali pre-implementate a livello PLC (FB) e con le strutture dati e le librerie grafiche pre-implementate a livello SCADA (oggetti e loro popup).
Conclusa la fase di inserimento dei dati di processo si può avviare la richiesta di generazione che in meno di un minuto restituisce allo sviluppatore:
- La dichiarazione dei simboli da importare nel PLC;
- Il codice sorgente da importare nel PLC;
- Le dichiarazioni di tags, allarmi e trend da importare nello SCADA;
- La documentazione di processo.
IL WORKFLOW DI GENERAZIONE
L'importazione dei sorgenti nel PLC
La prima fase di importazione all'interno dell'ambiente di sviluppo del PLC (nel nostro caso di TIA Portal in quanto il progetto è stato realizzato con un PLC Siemens della serie 1500) è quella dell'importazione della lista dei simboli generati in automatico che
comprendono:
- Gli I/O associati ai componenti di impianto;
- Le loro variabili di appoggio.
Strutturati in modo chiaro e standardizzato per ciò che concerne:
- Il nome del simbolo;
- Il commento del simbolo.
Tempo di importazione: ca. 5 secondi.
La seconda fase di importazione all'interno dell'ambiente di sviluppo del PLC è quella dell'importazione del codice sorgente generato in automatico che comprende:
- La mappatura e gestione degli I/O;
- La gestione e configurazione operativa dei componenti di processo:
. Attuatori;
. Sensori;
. Loop di regolazione.
- La gestione degli interblocchi di attuatori e loop di regolazione;
- L'interazione tra i componenti (es. strumento analogico / attuatore / loop di regolazione);
- La gestione delle logiche di processo;
- Stati (con attuatori chiamati a funzionare nello stato);
- Transizioni (condizioni di passaggio di stato);
- La gestione degli allarmi e delle logiche di blocco.
Organizzato in una struttura standardizzata organizzata gerarchicamente.
Tempo di importazione: ca. 40 secondi
Percentuale di codice rispetto alla versione finale (con completamento manuale): ca. 87%
IL WORKFLOW DI GENERAZIONE
L'importazione dei sorgenti nello SCADA
La prima fase di importazione all'interno dell'ambiente di sviluppo dello SCADA (nel nostro caso il Designer di Ignition di Inductive Automation) è quella dell'importazione della lista dei tags generati in automatico che comprendono:
- Dichiarazione di tutti i tag di ogni componente di processo:
. Sensori;
. Attuatori;
. Loop di regolazione;
. Sequenze.
- La configurazione di tutti gli eventi di allarme con relativi messaggi;
- La configurazione di tutte le variabili (digitali o analogiche) storicizzate.
strutturati in modo standardizzato che replica le strutture del PLC:
- Comandi;
- Stati;
- Allarmi;
- Eventuali parametri interi (es. maschere di allarme, contatori, etc.);
- Eventuali parametri reali (es. soglie di allarme, parametri PID, etc.).
(ovviamente) tutti già correttamente indirizzati alle corrispettive variabili del PLC.
Tempo di importazione: ca. 15 secondi
La seconda fase di elaborazione dei componenti all'interno dell'ambiente di sviluppo dello SCADA è quella del drag&drop dei componenti all'interno delle pagine grafiche.
Grazie a:
- La strutturazione dei tag fatta dalla generazione automatica;
- L'associazione delle strutture dati ad oggetti grafici pre-configurati per tutti i componenti di impianto:
. Sensori;
. Attuatori;
. Loop di regolazione;
. Logiche di processo.
- Le funzionalità avanzate del Designer di Ignition.
Conclusioni
Impegno commercialmente stimato (e venduto):
- 540 ore di sviluppo;
- 15 giorni di commissioning e Start-Up.
Impegno effettivo a progetto concluso:
- 96 ore di sviluppo (17,8%);
- 7 giorni di commissioning e Start-Up (46,7%).
FACTORY41 GENERATOR non è uno strumento che si sostituisce allo sviluppatore ma è piuttosto uno strumento di supporto allo sviluppatore per:
- Migliorare l'efficienza e l'organizzazione del proprio ciclo di sviluppo del software di automazione;
- Adottare uno standard progettuale di costante livello dell'architettura del software;
- Ridurre al minimo i tempi di progetto di tutto il ciclo di vita del progetto (engineering, sviluppo, commissioning e Start-Up);
- Garantire la più completa conformità alle norme internazionali, standard, best practices e linee guida di settore dei progetti sviluppati.
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Fonte: PLC Forum Web Edition febbraio 2021 Presente e futuro dei sistemi di controllo e supervisione per l'automazione degli impianti
Settori: Automazione industriale, Sistemi di controllo, Sistemi di monitoraggio e supervisione industriale
Parole chiave: Sistemi di controllo, Sistemi di supervisione
