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Open PLC – Lezione 1: installare il software su Windows

Durante il percorso di automazione che seguono i miei studenti, vengono utilizzati diverse tipologie di PLC impiegati in campo industriale, però al fine di rendere lo studio più agevole, completo e accessibile dal punto di vista economico a tutti gli studenti, soprattutto in una fase iniziale di un percorso di studi, un’alternativa che considero molto interessante e che utilizzerò in questo anno scolastico per le classi terze è OpenPLC un prodotto Open Source gratuito che viene impiegato anche a livello industriale.

Un PLC generalmente ha costi elevati, quindi risulta un oggetto tecnologico non accessibile a tutti gli allievi e l’utilizzo avviene principalmente a scuola. Un PLC dal punto di vista dei costi, non è paragonabile ad una scheda Arduino, scheda che nella maggior parte dei casi viene acquistata ed usata dai tutti i miei studenti.

Ma se lo studente usasse un PLC software, OpenPLC, a cui connettere uno slave per disporre degli I/O fisici realizzato con una scheda Arduino il tutto diventerebbe didatticamente ed economicamente molto interessante per le famiglie. OpenPLC non richiede risorse di calcolo elevate pertanto è usabile su PC anche poco performanti.

L’IDE di programmazione e la modalità di realizzazione delle automazioni che possono essere realizzate con OpenPLC ha delle similitudini operative simili di TIA Portal della Siemens, quindi certamente ne facilita l’approccio di utilizzo quando verranno utilizzati PLC Siemens nei successivi anni scolastici.

Questa lezione, come le successive che seguiranno nei prossimi giorni sono di supporto per  le sperimentazioni dei miei studenti. Le lezioni sono tratte dal sito di riferimento di OpenPLC. Il mio ringraziamento va a Thiago Alves che ha sviluppato il progetto.

Nella prossime lezioni vedremo:

  • Installazione su PC Linux
  • Configurazione di un dispositivo slave (Arduino) per aggiungere I/O fisici
  • Realizzazione di un programma di esempio in LADDER
  • Esercizi aggiuntivi di esempio
  • … ed altro

In questa lezione vedremo come installare ed avviare il vostro PLC software, OpenPLC, su PC Windows e come superare alcuni problemi che potrebbero esserci in fase di installazione, non capita spesso, ma in questa guida trovate tutte le indicazioni per superare i problemi, nel caso non troviate soluzione leggendo i miei appunti vi rimando al forum sul sito di riferimento.

OpenPLC è costituito da tre componenti:

  • Runtime;
  • Editor;
  • HMI Builder e ScadaBR;

Il Runtime deve essere installato sul dispositivo fisico ed è responsabile dell’esecuzione del programma.
L’Editor è il software che funzionerà sul vostro computer (PC Windows, Linux, Raspberry Pi) e che servirà per scrivere il programma PLC.
HMI Builder e ScadaBR permettono di creare delle animazioni grafiche all’interno di una pagina web che rifletto lo stato del processo industriale e consentono di comunicare  con il Runtime attraverso una connessione Modbus/TCP.

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Siemens TIA Software Updater – Impossibile creare il collegamento al server. Come risolvere il problema.

In questi giorni sto progettando ulteriori esercitazioni per i miei studenti sull’uso di TIA Portal e questa attività mi ha portato anche ad eseguire una serie di aggiornamenti sul software. Attualmente ho installato sul mio computer e sui computer della scuola la versione 15.1. Eseguendo l’aggiornamento di TIA ho riscontrato un problema in TIA Software Updater nel collegarsi al server degli aggiornamenti, mi viene restituito il messaggio di errore: “Impossibile creare il collegamento al server”. Dopo tanta insistenza e ricerca online e lettura di forum ho trovato la soluzione agendo nella maniera più semplice, installazione cumulativa manuale degli aggiornamenti di TIA fino all’ultima versione, upd. 5, risalente al 08/2020. Procedendo in questo modo ho risolto e TIA Software Updater ora funziona e mi fornisce gli aggiornamenti.

Poiché questo problema lo riscontrerò anche su altri computer nei laboratori della mia scuola e sono sicuro che anche altri utenti avranno avuto il medesimo problema, ho deciso di realizzare un breve tutorial che servirà principalmente a me per mantenere memoria di come procedere nel caso in cui mi si ripresentasse il problema su altri computer.

Ma perché questo errore? Il motivo lo spiega direttamente Siemens sul suo sito:

“As of 02/2020, the Siemens Update Server will only support calls with the latest, secure protocols (at least TLS 1.2). The TIA Administrator, the TIA Updater and the TIA Updater Corporate Configuration Tool have therefore been expanded to include these new protocols. Older versions of these products will no longer be able to connect to the Siemens Update Server from 02/2020.”

Che tradotto:

“A partire dal 02/2020, Siemens Update Server supporterà solo le chiamate con i protocolli più recenti e sicuri (almeno TLS 1.2). TIA Administrator, TIA Updater e TIA Updater Corporate Configuration Tool sono stati quindi ampliati per includere questi nuovi protocolli. Le versioni precedenti di questi prodotti non saranno più in grado di connettersi al Siemens Update Server dal 02/2020.”

Procediamo con l’aggiornamento e la soluzione al problema.

Situazione di partenza, avvio di TIA Updater genera il messaggio di errore: “Impossibile creare il collegamento al server”

Controllo la versione di TIA Portal avviando TIA e selezionando: Software installato.

Vado al seguente link: Aggiornamenti per STEP 7 V15.1 e WinCC V15.1, effettuare il login

Nella pagina selezionare l’ultimo aggiornamento disponibile, alla data in cui scrivo questo post è: Update 5 (08/2020). Scaricare tutti i file che ho indicato nell’immagine con la freccia rossa.
Una volta che avrete prelevato tutti i file avviate l’installazione dal file .exe (l’ultimo nella lista indicata nell’immagine che segue).

Procedere facendo clic su “Avanti”.

Selezionata la lingua, se il vostr sistema operativo è impostato in italiano vi verrà proposto in automatico l’italiano, clic su “Avanti”.

Procedete come riportato nell’immagine, clic su “Avanti”.

Attendete l’estrazione di tutti i file, questa operazione richiede alcuni minuti.

Proseguite facendo clic su “Avanti”.

Lasciate tutto selezionato e proseguite facendo clic su “Avanti”.

Accettate le condizioni di licenza inserendo le spunte al fondo della finestra.

Anche in questo caso accettate le condizioni di sicurezza inserendo la spunta al fondo della finestra.

Confermate l’installazione facendo clic su “Installazione”.

Ora è il momento di prendersi un momento di pausa, prendete una tazza di te perché la fase di installazione durerà circa 25 minuti.

Al termine clic su “Riavvia” per riavviare il computer.

Avviate TIA Portal e controllate la versione del software installato: nel mio caso: Update 5.

Avviate nuovamente TIA Updater e noterete che il problema è stato risolto.

Buon Making a tutti 🙂

DIN rail stand small

Gli spazi sul banco di lavoro possono essere ridotti ed ospitare tutti gli apparati necessari per le sperimentazioni elettroniche può essere difficile, situazione che sto vivendo in questi giorni dedicati alla progettazione di nuove attività didattiche riguarda l’automazione industriale.

Stanco di dover sistemare ogni volta gli spazi sulla scrivania ho realizzato una versione SMALL del supporto per barra DIN da 35 mm, questa nuova versione si differenzia dalle versioni XL precedentemente condivise per le dimensioni ridotte: 117,5 x 98 mm, su cui possono essere ospitate due barre DIN.

Ho realizzato due versioni, distinte nel nome del file dalle lettere a e b, la versione b dispone di due sporgenze che permettono il blocco del supporto mediante viti alla superficie di appoggio.

Seguendo il link su Thingiverse potete prelevare i file STL per la stampa 3D del DIN rail stand small

Spero che questo lavoro possa servire anche ad altri.

Buon Making a tutti 🙂

Utilizzare M5StickC con l’IDE UIFlow

UIFlow è una piattaforma di programmazione appositamente progettata per i dispositivi M5Stack. L’IDE di programmazione grafico a blocchi è basato su blockly, linguaggio grafico di programmazione ben conosciuto in campo didattico. UIFlow consente inoltre di programmare qualsiasi oggetto M5Stack in MicroPython, implementazione di Python 3 per microcontrollori e sistemi embedded. MicroPython, come molti di voi sapranno, è un linguaggio di programmazione snello ed efficiente ideale per attività di Coding a scuola e da sempre impiegato in campo scientifico.

UIFlow fornisce le funzionalità necessarie per la realizzazione, in maniera estremamente semplice, progetti con forte interazione con il mondo reale, ideale quindi per chi si avvicina al mondo della prototipazione elettronica, dell’automazione e della programmazione.

L’IDE UIFlow può essere utilizzato on-line oppure localmente scaricandolo dal sito principale. Per prelevarlo collegatevi al sito https://m5stack.com/ e selezionate dal menù principale: software > download:

Nella pagina posizionate il mouse sul pulsante “Download” di UIFlow-Desktop-IDE, apparirà un menù a discesa, selezionate il sistema operativo su cui dovrà essere istallato UIFlow

Una volta prelevato il programma scompattate il file ed eseguite facendo doppio click

All’avvio dell’IDE viene controllato se sono presenti i driver necessari per poter gestire i dispositivi M5StickC.
M5StickC non necessita di installazione driver per i sistemi operativi Windows 10, Mac (High Sierra+), Linux. Per altri sistemi operativi, oppure se il dispositivo non dovesse essere rilevato dai sopracitati SO dovete installare il driver CP210X per il vostro sistema operativo, il driver può essere prelevato sempre dall’area download.

Al termine dell’installazione di UIFlow collegate M5StickC con il cavo USB C al computer.

M5StickC può essere programmato via USB o in modalità WiFi, in questo tutorial procederemo ad una prima programmazione in modalità USB.

Una pressione di 2 secondi sul power button, sulla sinistra di M5SickC provoca l’accensione del dispositivo, non appena compare il logo di UIFlow premete il pulsante grande M5 per accedere al menù di setting. Per spostarsi tra i menù disponibili utilizzare il pulsante sulla destra in alto di M5StickC:

Dal menù Setup potrete scegliere la modalità di programmazione e potrete impostare il WiFi. Per questo tutorial selezionate la modalità USB.

Selezionare la modalità di programmazione:

Selezionare la modalità USB:

Nell’IDE di programmazione dovete selezionare la seriale facendo click sulla parte in basso a sinistra della finestra dove compare la segnalazione COM:

Il click permetterà di aprire la finestra di selezione della COM:

Dal menù a discesa COM selezionare la porta seriale a cui avete collegato l dispositivo:

Per Windows 10 la seriale è identificata da COM seguito da un numero, mentre per sistemi Mac e Linux dalla sigla tty seguito da una serie di numeri e lettere. La modalità di selezione della seriale è la medesima per tutti i sistemi operativi.

Realizziamo il primo programma: Accensione del LED interno

Selezionare “Hardwares” dalla blocks list, selezionare LED e successivamente l’istruzione “LED ON” che dovrete trascinare nell’area di programmazione collegandola al blocco Setup.

Per eseguire il programma sul dispositivo fate click sul pulsante play che trovate in alto a destra della finestra, il LED rosso della scheda si accende.

Realizziamo il secondo programma: Blink del LED interno

Dalla sezione Event selezionare Loop ed collegarlo al Setup, nel Loop inserire la sequenza delle istruzioni: LED ON, Wait 1 S, LED OFF, Wait 1 S, così come indicato nell’immagine che segue. Per eseguire sul dispositivo un click sul pulsante Play:

Interfaccia di programmazione

01. Titolo del progetto
Inserite il nome del vostro progetto in questa area.

02. Blockly/Python
Consente di selezionare la modalità di programmazione Blockly oppure Python

03. Tab menù
Per accedere al forum, alla documentazione, agli esempi, ripetere l’ultima azione eseguita, fare l’upload dei file, eseguire il programma ed accedere alle impostazioni del dispositivo.

04. Anteprima UI
Trascinare testo e immagini sullo schermo del dispositivo virtuale per creare l’interfaccia grafica. Non appena inserite elementi grafici, appariranno nella lista delle istruzioni centrali le funzioni specifiche per manipolare gli oggetti grafici

05. Units
Aggiungere unità hardware che fanno parte del progetto tra quelle standard disponibili su M5Steck e stabilire le porte di connessione.

06. Hide UI
Possibilità di nascondere il dispositivo virtuale per aumentare lo spazio disponibile per la programmazione

07. Menù istruzioni Code Block
Contiene tutti i blocchi necessari per la programmazione. La sezione Hardware contiene le istruzioni che agiscono direttamente sull’elettronica dell’M5StickC. Troverete la sezione Math che include operazioni matematiche e Logic che raccoglie operatori logici e strutture di controllo.

08. Area di Codice
L’area in cui saranno trascinati i blocchi per realizzare il programma

Lista delle istruzioni

01. Event
Funzione Loop e gli eventi legati alla pressione dei pulsanti

02. Hardware
Blocchi dedicati all’elettronica del dispositivo: LED, IMU e gestione alimentazione

03. Units
Ogni volta che si aggiunge un’unità specifica in questa sezione appaiono i blocchi specifici alla sua gestione

04. Math
Blocchi per eseguire calcoli matematici

05. Logic
Blocchi per l’esecuzione di operazioni logiche e controllo di flusso

06. Advanced
Sezione dedicata per i programmatori esperti. Blocchi per il networking, per la gestione dei pin analogici e digitali e molto altro.

Come costruire un programma con Blockly

Setup

Il blocco Setup è essenziale per eseguire qualsiasi programma è il primo blocco che viene eseguito non appena il programma viene caricato sul dispositivo. Il Setup viene eseguito una sola volta.

Loop

Questo blocco esegui in modo continuo per sempre tutte le istruzioni in esso contenute, ciò implica che l’esecuzione del loop può essere interrotta solamente se viene tolta l’alimentazione al dispositivo.

Wait

Il blocco Wait pone in attesa il programma per un tempo specificato dal parametro numerico che può essere impostato dall’utente.

Sequenza di programmazione

Connessione blocchi

Come sicuramente avrete intuito blockly ricorda molto la filosofia di programmazione di altri ambienti di programmazione come ad esempio Scratch o il MakeCode editor di BBC micro:bit. Anche per UIFlow che utilizza blockly, i blocchi si uniscono “magneticamente” insieme, incastrandosi e cambiando colore, nel caso non si abbia un cambiamento colore vuol dire che blocchi non sono uniti.

Alcuni trucchi per chi comincia con UIFlow

  • Per duplicare un blocco tasto destro del mouse sul blocco e fare click sulla voce del menù contestuale che appare: duplicate.
  • Per cancellare un blocco trascinarlo sulla lista della collezioni delle istruzioni oppure sull’icona del cestino in basso a destra o ancora click tasto destro del mouse e “Delete block”

Nella prossima lezione vedremo come realizzare i primi programmi.

Buon Coding a tutti 🙂

Programmare una scheda Arduino con l’Arduino Web Editor

Dedico questo articolo ai miei nuovi studenti di 3B Automazione (ITIS G.B. Pininfarina di Moncalieri) con cui ho incominciato a spiegare l’utilizzo di Arduino. Le prime lezioni come sempre sono dedicate all’analisi della scheda elettronica, dei componenti presenti su di essa, al funzione del microcontrollore e primi esercizi di programmazione, cercando di trovare soluzioni divertenti, pensate per le loro competenze di elettrotecnica ed elettronica, quindi semplice accensione di LED per la creazione di modellini di impianti semaforici stampati in 3D in modo da prendere pratico con l’uso dei pin I/O digitali di Arduino.

Parallelamente sto mostrando i diversi ambienti di programmazione e simulazione della scheda. Nelle prime lezioni usiamo l’IDE Arduino standard caricato sui vari PC, ma utilizzeremo anche la versione più pratica e sempre aggiornata dell’Arduino Web Editor versione on-line dell’IDE Arduino.
Ma perché pensare di adottare questa soluzione a scuola?
Banalmente per avere sempre con se, in qualsiasi momento, su qualsiasi computer gli sketch sviluppati.

Il tutorial che segue mostra una procedura guidata relativamente semplice, ma come sempre preferisco non dare mai nulla per scontato, soprattutto con i giovanissimi studenti che incominciano il percorso di Automazione, quindi condurre per mano nel primo mese di scuola in modo che siano poi autonomi e liberi di sperimentare anche a casa.

E’ possibile accedere  all’Arduino Web Editor dalla home page del sito www.arduino.cc: “software > online tools” giungerete alla home page di Arduino Create

oppure direttamente seguendo il link: create.arduino.cc

Su questa pagina selezionate: Arduino Web Editor

Sarete reindirizzati in una pagina di login in cui dovrete inserire nome utente e password, se non avete mai effettuato la registrazione sul sito Arduino procedete come indicato nell’immagine che segue, facendo click su: “CREATE A NEW ACCOUNT”

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