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Open PLC – Lezione 3: Slave Arduino – configurare gli I/O

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E’ possibile utilizzare una scheda Arduino come slave per espandere gli I/O di un dispositivo hardware su cui funziona OpenPLC. Questa operazione è particolarmente utile se state lavorando con OpenPLC in esecuzione su un computer Windows o Linux, in questo modo collegando una scheda Arduino potremo aggiungere un’interfaccia fisica di gestione degli I/O del nostro PLC.

La scheda Arduino può essere utilizzata solo come dispositivo slave, pertanto è essenziale impostare un host, ovvero avere un OpenPLC Runtime installato su un computer con sistema operativo Windows o Linux, così come visto nelle lezioni precedenti. Vedremo inoltre nella successiva lezione come installare OpenPLC su un computer Raspberry Pi e su un Raspberry Pi 400 ed utilizzare la GPIO come I/O del nostro PLC.

Effettuare l’upload del Firmware su Arduino

Selezionate la versione corretta del firmware (si tratta di uno sketch Arduino che deve essere eseguito) per la scheda che possedete, scompattate e caricatela sulla scheda Arduino:

Aggiungere lo slave ad OpenPLC

Installato il firmware sulla scheda e mantenendo la scheda connessa al computer con cavo USB, avviare il OpenPLC Runtime sul vostro computer, effettuate il login con le vostre credenziali. Accedere al menù “Slave Devices” e clic su “Add new device”:

Compilare tutti i campi, evitare caratteri accentati come ad esempio: ç, é, ó, ñ, selezionare la scheda Arduino utilizzata, la porta COM viene identificata automaticamente, in ogni caso se doveste avere dei problemi vi ricordo che la porta COM a cui è connessa la scheda può essere desunta dall’IDE di Arduino oppure verificando dal vostro sistema operativo, quali sono le periferiche connesse.

Avviate il PLC facendo clic su “Start PLC”. Se all’interno della dashboard di OpnePLC vengono visualizzati messaggi di timeout, non preoccupatevi è una situazione normale, tutte le schede Arduino hanno una funzione di ripristino automatico che riavvia la scheda ogni volta che viene effettuata una nuova connessione USB, quindi una volta che OpenPLC avvia una comunicazione, il primo tentativo di inviare un messaggio alla scheda fallisce perché la scheda Arduino si sta ancora avviando dopo un ripristino. Dopo pochi millisecondi la scheda è completamente operativa, dovreste vedete i LED Tx ed Rx lampeggiare, ciò identifica il funzionamento del sistema.

Mappa dei Pin

Nelle tabelle che seguono è indicata la mappatura dei pin per le schede Arduino Uno e Arduino Mega. La mappatura si riferisce all’ultima versione di OpenPLC, la v3.
Ricordate che, per quanto riguarda le schede Arduino, gli I/O hanno una numerazione che differisce da altri hardware.

Mappatura pin Arduino UNO

input digitali Arduino Pin OpenPLC I/O
2 %IX100.0
3 %IX100.1
4 %IX100.2
5 %IX100.3
6 %IX100.4
output digitali 7 %QX100.0
8 %QX100.1
12 %QX100.2
13 %QX100.3
input analogici A0 %IW100
A1 %IW101
A2 %IW102
A3 %IW103
A4 %IW104
A5 %IW105
output analogici 9 %QW100
10 %QW101
11 %QW102

Mappatura pin Arduino MEGA

input digitali Arduino Pin OpenPLC I/O
22 %IX100.0
24 %IX100.1
26 %IX100.2
28 %IX100.3
30 %IX100.4
32 %IX100.5
34 %IX100.6
36 %IX100.7
38 %IX101.0
40 %IX101.1
42 %IX101.2
44 %IX101.3
46 %IX101.4
48 %IX101.5
50 %IX101.6
52 %IX101.7
14 %IX102.0
15 %IX102.1
16 %IX102.2
17 %IX102.3
18 %IX102.4
19 %IX102.5
20 %IX102.6
21 %IX102.7
output digitali 23 %QX100.0
25 %QX100.1
27 %QX100.2
29 %QX100.3
31 %QX100.4
33 %QX100.5
35 %QX100.6
37 %QX100.7
39 %QX101.0
41 %QX101.1
43 %QX101.2
45 %QX101.3
47 %QX101.4
49 %QX101.5
51 %QX101.6
53 %QX101.7
input analogici A0 %IW100
A1 %IW101
A2 %IW102
A3 %IW103
A4 %IW104
A5 %IW105
A6 %IW106
A7 %IW107
A8 %IW109
A9 %IW109
A10 %IW110
A11 %IW111
A12 %IW112
A13 %IW113
A14 %IW114
A15 %IW115
output analogici 2 %QW100
3 %QW101
4 %QW102
5 %QW103
6 %QW104
7 %QW105
8 %QW106
9 %QW107
10 %QW108
11 %QW109
12 %QW110
13 %QW111

Buon Making (di automazione) a tutti 🙂

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Open PLC – Lezione 2: installare il software su Linux

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L’installazione di OpenPLC è possibile anche su sistemi operativi Linux, così come indicato nella sezione specifica del sito di riferimento l’operazione è estremamente rapida.

Il modo migliore per installare OpenPLC sul vostro computer Linux è utilizzando Git che su molte distribuzioni Linux risulta già installato, nel caso in cui non lo fosse, è possibile installarlo da terminale.

Se operate con un sistema Ubuntu aprite il pannello delle applicazioni e cercate Terminale:

Digitate sul terminale il comando che segue

sudo apt-get install git

Vi verrà richiesto di inserire la vostra password

Bisogna confermare l’installazione, S per continuare

A questo punto digitate a terminale i seguenti tre comandi

git clone https://github.com/thiagoralves/OpenPLC_v3.git
cd OpenPLC_v3
./install.sh linux

Il risultato dell’azione dei tre comandi sopra indicati è il seguente:

Il processo di installazione potrebbe richiedere parecchio tempo, su alcuni computer anche 1 ora, pazientate ed attendete che il processo giunga al termine. Alla fine dell’installazione il computer sarà riavviato.
Se il riavvio non viene eseguito automaticamente procedete voi manualmente a riavviare il computer. Le modalità per il riavvio sono diverse, da interfaccia grafica, oppure in maniera più semplice da terminale.

Il reboot da interfaccia grafica viene eseguito nel modo indicato di seguito:

Il reboot da terminale avviene digitando il seguente comando:

reboot

il riavvio immediato di un PC Linux può avvenire anche utilizzando il comando shutdown in una delle due modalità indicate di seguito:

shutdown -r now
shutdown -r +0

A questo punto l’avvio di OpenPLC segue le stesse modalità viste nella lezione 1, aprite un browser e digitate:

localhost:8080

Comparirà l’interfaccia di login:

La username di default è: openplc e la password di default è: openplc.

A questo punto seguite le medesime indicazioni di cambio password che trovate al fondo della Lezione 1.

Buon Making (di automazione) a tutti 🙂

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Open PLC – Lezione 1: installare il software su Windows

6 Repliche

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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Sinottico per esercitazioni di laboratorio di Automazione

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Futuro prossimo venturo.
Come sicuramente molti colleghi avranno previsto, il prossimo anno scolastico sarà diverso soprattutto nella modalità con cui svolgeremo la didattica in presenza e vivere il laboratorio sarà molto complicato. Prevedere un laboratorio mobile di automazione non è semplice, non si tratta solamente di programmare microcontrollori e PLC, ma è essenziale operare sugli strumenti che molto spesso risultano ingombranti, pesanti e non semplice da spostare, pertanto già da qualche tempo ho collocato i PLC Siemens, di cui il mio istituto è dotato, su supporti trasportabili come già mostrato in precedenti post:

DIN rail stand XL
DIN rail stand XL – cheap version
DIN rail stand small

Per rendere più agevole l’attività pratica di studio mia e dei miei studenti ho realizzato alcuni supporti per: deviatori, pulsanti e supporti per morsetti wago di cui potete vedere alcune foto in allegato.


Per chi fosse interessato condivido i sorgenti per la stampa 3D di tutti gli elementi, spero possano servire anche ad altri.

Buon Making a tutti.

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