Un approccio Object Oriented alla realizzazione di software di controllo per processi industriali

L'articolo rappresenta un estratto della mia tesi di laurea (allegata a fondo pagina) dal titolo "Un Approccio Object Oriented alla Realizzazione di Software di Controllo per Processi Industriali" realizzata presso Mosaico Monitoraggio Integrato, giovane azienda nel campo dell'automazione industriale. La tesi espone una nuova metodica per la sviluppo di software di controllo per tali ambienti, abbandonando il paradigma della programmazione sequenziale ed abbracciando quello orientato agli oggetti, tipico delle realtà informatiche. Inoltre, illustra lo stato dell'arte, tutti gli aspetti inerenti alla documentazione, testando quanto formulato attraverso un progetto completo: il processo di lisciviazione dell'anima di pale per turbine ad alte prestazioni.

Introduzione

In Automazione Industriale le attività ingegneristiche sono orientate alla realizzazione di sistemi di automazione che consentano di migliorare l’efficienza, la produttività e il rendimento di un impianto. È di fondamentale importanza ridurre i tempi che intercorrono tra la progettazione e l’installazione, e mantenere il sistema di produzione sempre in corrette condizioni di funzionamento per tutto il suo ciclo di vita. Per realizzare questi obiettivi è necessaria un’integrazione totale tra sistema, apparecchiature, software di connessione della strumentazione, software di trasmissione dati/informazioni e delle attività gestionali. In quest’ambito la conoscenza va organizzata in modo da consentire l’acquisizione, l’aggiornamento ed il riutilizzo.

Le nuove tecnologie elettroniche ed informatiche mettono a disposizione sistemi miniaturizzati equipaggiati con potenti unità di calcolo, pronti per essere programmati ed utilizzati per costruire sistemi complessi e distribuiti, facilitando la messa in marcia, la gestione e la manutenzione. Tuttavia l’assenza di una metodica che supporti il programmatore nella scrittura di software di controllo aderente agli obiettivi specificati, accompagnato dall’utilizzo dei più diversi approcci proprietari, rallenta l’intero processo di sviluppo e revisione. Tale rallentamento si traduce in un’applicazione che non tiene conto delle specifiche di controllo, relative a ciascun componente, e non consente lo sviluppo di un progetto perfettamente organizzato ed armonizzato.

Lo scopo del lavoro è mostrare, dunque, i benefici che si ottengono dall'utilizzo di una metodologia di produzione del software sviluppata utilizzando un approccio Object Oriented (OO, orientato agli oggetti). Realizzata per i Programmable Logic Controller (PLC, controllori a logica programmabile), è redatta applicando i concetti introdotti dallo standard IEC 1131-3 e definita ponendo come obiettivi principali l’incremento della qualità del software, la riduzione dei tempi e dei costi di sviluppo di nuovi applicativi di controllo, da qui l’esigenza di incrementare il riutilizzo di moduli già esistenti e testati, garantendo la leggibilità dell’intera struttura attraverso una corretta documentazione. Il risultato ottenuto è un sistema aperto, realizzato in modo che possano essere aggiunte funzionalità non previste nella fase iniziale di sviluppo.

L'azienda MOSAICO Monitoraggio Integrato S.r.l., da tempo impegnata nell'integrazione di sistemi complessi, al fine di produrre impianti industriali che possano soddisfare le più diverse esigenze tecniche e commerciali, mi ha dato la possibilità di conoscere e constatare sul campo tali problematiche, fornendomi la guida all'utilizzo degli strumenti necessari all'individuazione delle opportune soluzioni.
Tale lavoro vuole quindi fornire gli elementi cardine per la realizzazione di software di controllo per un sistema industriale, attraverso la composizione di una metodologia di produzione, approfondendo le soluzioni adottate ed evidenziando il complesso delle problematiche affrontate.

In una prima parte dell'articolo si fornirà, con dettaglio, una panoramica generale sui sistemi software ed i processi industriali evidenziandone i principi di sviluppo, le proprietà e gli obiettivi di qualità che non devono e non possono mancare, sottolineando poi l’importanza di definire un processo di produzione. Ampio sguardo sarà dato anche ai sistemi di controllo industriali evidenziando lo strumento di attuazione più diffuso in tali ambienti: il PLC.
Nella parte immediatamente successiva si tratterà la metodologia di produzione del software, definendone dapprima l’importanza ed i vantaggi e successivamente i passi sequenziali da seguire per la realizzazione di un sistema di controllo modulare, costruito attraverso il riutilizzo del codice, accompagnando le varie fasi di progetto con esempi che rendano chiaro al lettore su cosa si sta lavorando e cosa si sta facendo.
Infine la terza, ed ultima, parte concluderà la trattazione, con l’applicazione della metodologia di produzione all'impianto industriale per la lisciviazione dell’anima di pale per turbine ad alte prestazione di E.M.A. S.p.A., per la quale il sistema è stato prodotto. Ampio riferimento sarà dato a dettagli tecnici ed implementativi, trattando con particolare attenzione le problematiche occorse e le soluzioni adottate nell'ambito dell'integrazione delle componenti eterogenee costituenti l'impianto stesso.

Redazione di un modello per il processo di produzione del software in ambito industriale

Questa prima parte ha lo scopo di presentare una panoramica generale sui sistemi software ed i processi industriali. In primo luogo verranno evidenziate proprietà e principi che non possono e non devono mancare nel processo di sviluppo, con largo riferimento ai metodi ed alle tecniche realizzative, agli obiettivi di qualità da perseguire, comprendendo infine l’importanza di definire un processo di produzione software e da qui la composizione di un modello.
Si passerà poi alla definizione di un processo industriale, ampio respiro varrà dato al suo sistema di controllo, distinguendo tra controllo modulante ed a eventi discreti, e alle tecniche di analisi, soffermandosi sugli Automi a Stati Finiti.
Per ultimo si tratterà, se pur in maniera molto breve (tante infatti sarebbero le cose da dire sull'argomento, così tante che potrebbe occupare l’intero articolo), il Programmable Logic Controller inquadrandolo nell'ottica dei sistemi di controllo logico/sequenziale, presenti in ambiente industriale, cogliendone i vantaggi e le peculiarità del suo utilizzo. [...]

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2 Commenti

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 26 gennaio 2016
  2. Giovanni Capanna Giovanni Capanna 27 gennaio 2016

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