Dalla fine degli anni ’90 la crescita del ruolo del software nell’automazione ha accentuato la diffusione di soluzioni softPLC. Si tratta di emulazioni via software delle funzionalità tipiche dei PLC) basate su architetture di tipo PC, dotate di sistemi operativi real-time (es. Windows CE, RTAI, RTLinux, QNX) e che implementano lo standard IEC 61131-3. In particolare il linguaggio SFC (Sequential Function Chart) usato anche come strumento di progettazione e descrizione delle logiche di controllo e i quattro linguaggi standard di programmazione veri e propri: IL (Instruction List), LD (Ladder Diagram), FBD (Function Block Diagram), ST (Structured Text).

Oltre che dall’impatto tecnico, la forte attenzione riservata al software nasce dalla necessità di aumentarne l’efficienza e diminuirne i costi di gestione. Per questa ragione associazioni come PLCopen (www.plcopen.org) si occupano di promuovere gli standard relativi alla tecnologia softPLC, il loro riutilizzo e l’interoperabilità con altri sistemi: non solo la norma IEC 61131-3, ma anche librerie per il motion control, il telecontrollo, l’integrazione con funzionalità di safety, la gestione di interfacce. Del resto, benché lo standard IEC 61131 sia comune a softPLC e PLC, i produttori di questi ultimi interpretano i vincoli hardware e gli ambienti di programmazione secondo visioni “di parte”. La portabilità di applicazioni tra diversi PLC e/o softPLC non è mai a costo zero: sono infatti necessarie attività piuttosto accurate di riconfigurazione degli I/O e di verifica del ciclo macchina.

I sistemi SoftPLC, dal canto loro, sono caratterizzati da un’architettura compatta con I/O decentrato, elevato livello di connettività e interoperabilità, capacità di gestire e memorizzare notevoli quantità di dati, attitudine a operare in condizioni di esercizio non critiche, architettura distribuita basata su hardware aperto e comune ad altre applicazioni (es. Scada, Cloud), facile trasferimento dell’applicazione software tra diversi PC.

Applicazioni e limiti di impiego

Le applicazioni softPLC sono in aumento in stretta relazione alla diffusione di PC industriali e controllori ibridi nel settore OEM, la cui necessità è di mantenere elevati standard di qualità, redditività e accesso remoto a macchine e impianti. Le tecniche softPLC e lo standard IEC 61131 sono adottati anche nei PAC (Programmable Automation Controller), intesi nell’accezione più ampia di sistemi che integrano tecnologie PC e PLC. Tipicamente la tecnologia softPLC si distribuisce su due piattaforme: una sotto Windows per l’HMI, la programmazione e il debug, l’altra in ambiente HRTOS (Hard Real Time Operating System) per l’implementazione delle funzionalità di automazione e controllo.

Pur presentando alcune limitazioni rispetto ai PLC tradizionali, i softPLC forniscono un ambiente completo di sviluppo, debug, supervisione grafica, oltre alla possibilità di controllare direttamente gli I/O.

Caratteristica	PLC tradizionale	SoftPLC
CPU	Proprietaria	Standard / Dedicata / Multi-core
I/O	Centralizzato / distribuito	Distribuito su fieldbus
Memoria dati	MB	GB
Sistema Operativo	Proprietario	Standard/HRTOS: Unix, POSIX, VxWorks, Linux, QNX, RTXDOS, VRTX, Windows Embedded, .NET
Linguaggi di programmazione	IEC 61131 (SFC, LD, FBD, ST, IL), C, C++	IEC 61131 (SFC, LD, FBD, ST, IL), C/C++/C#, VB, Java Text Editor, JSON-RPC, Node-Red
Protocolli verso LAN	Proprietari, TCP-IP	TCP-IP, OPC, CoAP, MQTT, Rest
Protocolli verso sensori / attuatori	Proprietari, fieldbus	Fieldbus, Ethernet, OPC

SoftPLC SENECA / Straton

La soluzione SoftPLC di SENECA si basa Straton, un sistema platform-independent tra i più diffusi a livello industriale interamente basato sulla norma IEC 61131-3.

Sviluppati su base Linux i controllori SENECA (Z-TWS11, Z-TWS4, Z-PASS2-S, S6001-RTU) possono essere usati in applicazioni general purpose di acquisizione dati e controllo.

Grazie all’integrazione con l’ambiente di sviluppo IDE Straton, i controllori SENECA supportano protocolli specifici di comunicazione nel settore energetico IEC 60870-101/104, IEC 61850. Straton permette loro di svolgere anche funzioni di RTU, gateway ModBUS e gestione di reti VPN e connessioni punto-punto. Gli stessi controllori possono essere utilizzati come unità ridondanti per automazioni di impianto, controllo dell’energia prodotta, gestione di impianti per energia rinnovabili (biomasse, fotovoltaico, eolico ecc.), sviluppo di smart grid.

Al fine di migliorare e ottimizzare i tempi per il setup del sistema, SENECA mette a disposizione la suite SENECA Straton package e l’ambiente di sviluppo SENECA Straton IDE (Integrated Development Environment). Quest’ultimo funge da interfaccia di progettazione, programmazione e test con supporto dei linguaggi dello standard IEC 61131-3 (ST, IL, FBD, SFC, LD). Include tool di configurazione I/O e fieldbus, conversione linguaggi, esportazione dati e librerie con funzioni dedicate allo scambio dati e al telecontrollo.