Quanti di voi si sono trovati a dover fare delle valutazioni per poter scegliere la giusta piattaforma tra un PLC, Arduino e Raspberry Pi? Capire quale sia la piattaforma più adatta per la nostra applicazione è fondamentale prima di procedere con le varie fasi del progetto. Facciamo alcune considerazioni che possono risultare utili all'occorrenza.
Una panoramica introduttiva
Come sappiamo, i controllori logici programmabili (PLC, Programmable Logic Controller) sono uno dei pilastri dell'automazione industriale e della digitalizzazione dei processi produttivi. I PLC sono in grado di automatizzare qualunque cosa, da un singolo processo all'interno di un ciclo produttivo, fino a un'intera linea di produzione. Nel contesto industriale il PLC è alloggiato all'interno di un pannello di controllo e viene collegato tramite Ethernet o USB a un laptop o computer desktop che avrà un'applicazione installata in grado di programmarlo. I PLC non sono per un utilizzo esclusivo in impianti industriali, ma possono essere trovati in forme diverse in molti settori e prodotti comuni, tra cui lavatrici, sistemi HVAC, semafori o ascensori. I PLC possono essere programmati in modo tale che se si verifica un evento specifico, verrà automaticamente attivata una risposta. Pensiamo ad esempio al controllo della temperatura nel sistema di riscaldamento e raffrescamento digitalizzato di una casa. Se impostiamo l'impianto di riscaldamento a 30° C, il PLC è ciò che dice al sistema di spegnersi quando la temperatura aumenta o di accendersi quando scende. Con un pò di immaginazione, è facile rendersi conto di quante applicazioni potrebbe rendere possibili un PLC. Tuttavia, uno dei principali ostacoli per la maggior parte degli inventori e dei produttori freelance è il costo proibitivo. L'acquisto di un PLC può costare infatti diverse centinaia o addirittura migliaia di euro. Inoltre, i PLC necessitano di un elevato livello di competenza tecnica.
La scelta giusta per ogni applicazione
Non solo sul mercato sono disponibili alternative più convenienti ai PLC tradizionali, come Raspberry Pi e Arduino, ma si è verificata anche una crescita delle community di produttori per i principianti e anche una crescente domanda di esperti nel mercato dell'automazione dei processi robotici. I PLC industriali e le loro controparti di prodotti di consumo restano strumenti fondamentali per aiutare i produttori di tutti i livelli di esperienza a dare vita alle loro idee e invenzioni. Fino a poco tempo fa, i PLC erano riferiti quasi esclusivamente al dominio di persone che lavoravano direttamente nei settori dei servizi industriali e in quello manifatturiero. Lo scenario è cambiato radicalmente con l'affermarsi del movimento dei makers.
All'interno delle community di makers e progettisti è andato crescendo l'interesse verso le piattaforme Arduino e Raspberry Pi, diventati oggi dei veri e propri prodotti di consumo attraenti per un vasto pubblico. Il computer a scheda singola (SBC) Raspberry Pi e la piattaforma Arduino possono dare agli inventori la libertà finanziaria di cui hanno bisogno per sperimentare.
Ma queste piattaforme hardware open source possono davvero sostituire un PLC?
Sebbene questi prodotti siano spesso citati quando si parla di elettronica fai-da-te, progetti DIY e alternative ai PLC, sono piuttosto diversi l'uno dall'altro. Innanzitutto, Raspberry Pi è essenzialmente un computer completo con un sistema operativo Linux, mentre Arduino è una scheda a microcontrollore e non ha un proprio sistema operativo. Ciò significa che per funzionare deve essere alloggiata all'interno di un altro sistema. In questo modo, potremmo osare dire che Arduino assomiglia di più a un PLC. Entrambe le piattaforme sono state progettate inizialmente come strumenti didattici, il che le rende notevolmente più facili da usare rispetto a un PLC. Il sistema semplice e completo di Raspberry Pi offre agli studenti qualcosa con cui è facile esplorare, hackerare e imparare, mentre Arduino consente di creare prototipi economici che spaziano dalla robotica all'automazione. Ognuno di essi però mantiene i propri vantaggi e svantaggi. Il Raspberry Pi, ad esempio, potrebbe essere un sistema completo con velocità di elaborazione più elevate e maggiori capacità di memoria, ma è anche più difficile da usare e più facile da rompere; può essere danneggiato se non viene spento correttamente e richiede l'installazione del software e molti altri passaggi per ottenere alcune funzioni di base.
Al contrario, Arduino può essere programmato con poche righe di codice. La disponibilità di librerie, tool di sviluppo e tutorial semplifica ulteriormente il suo utilizzo. La codifica semplice e le sue somiglianze con il modo in cui è fatto un PLC potrebbero rendere Arduino una valida alternativa al PLC, a basso costo per alcune applicazioni. Raspberry Pi può essere utilizzato anche in questa veste, ma richiederà certamente più abilità ed esperienza. Tuttavia, poiché Pi ha una memoria molto più grande e una velocità di elaborazione molto rapida, può fare di più quando è nelle mani giuste. Raspberry Pi può gestire compiti più difficili, come eseguire calcoli complessi e controllare le funzioni di un robot avanzato. I produttori che desiderano sperimentare ulteriormente possono persino convincere Arduino e Pi a interagire tra loro, con Raspberry Pi utilizzato per controllare Arduino.
Esaminiamo ora un altro aspetto altrettanto interessante, quello legato all'efficienza e alle applicazioni. Se scegliere Raspberry Pi, Arduino o un PLC, questo dipenderà molto dall'applicazione. Sebbene Arduino sembri l'opzione migliore per i progettisti elettronici alle prime armi, è improbabile che sostituisca un PLC per esigenze industriali. Per funzionare come un PLC su scala industriale, Arduino richiederebbe più componenti che aumenterebbero il costo, non giustificandone la scelta. Inoltre, anche la scrittura della quantità di codice necessaria per le applicazioni industriali e il tempo necessario per realizzarle renderebbero questa scelta sbagliata. Consideriamo che i PLC sono progettati appositamente per applicazioni industriali e dispongono delle approvazioni e delle specifiche ambientali richieste, mentre Raspberry Pi e Arduino sono pensati e progettati per i mercati dell'hobbistica elettronica e della didattica, che non richiedono le stesse approvazioni e specifiche. Arduino è un uni-tasker ed è ideale per qualsiasi funzione ripetitiva programmabile, come la creazione di una luce LED o il monitoraggio della temperatura o di altri dati ambientali.
In conclusione
I PLC sono una parte essenziale dell'automazione in un'ampia gamma di settori. Sebbene i dispositivi a basso costo come Arduino e Raspberry Pi abbiano un gran numero di funzionalità, non sono in grado di sostituire i PLC nelle applicazioni industriali. Inoltre, i componenti aggiuntivi e le ore di lavoro necessarie per eseguire e configurare Arduino come PLC eliminerebbero il vantaggio in termini di costi e tempi. Arduino, Raspberry Pi e i dispositivi simili sono ottimi strumenti nel mondo dei makers, utili per realizzare prototipi anche complessi, ma i PLC hanno il vantaggio di funzionare perfettamente in situazioni di livello industriale.
