09 gennaio 2013

Automazione e sigle: facciamo chiarezza

Edit: abbiamo ricevuto diverse richieste di chiarimento in privato. L'argomento desta molto interesse e anche qualche polemica, quindi dedicheremo altri post per entrare un po' più nel dettaglio. Invitiamo comunque tutti i lettori a condividere le loro opinioni nell'area commenti, in modo da dare la possibilità a tutti di interagire.


Famiglia di prodotti per l'automazione SIMATIC
Abbiamo deciso di scrivere questo articolo dal momento che abbiamo notato che c'è molta confusione circa il senso di taluni termini piuttosto comuni per chi si occupa di automazione. Non è nelle nostre intenzioni dare delle definizioni esatte o universalmente accettabili: ci basta definire un lessico a cui fare per primi noi riferimento quando affrontiamo tematiche che potrebbero sollevare discussioni circa la correttezza o meno di certe considerazioni e opinioni. Neanche Wikipedia, da questo punto di vista, riesce ad essere sufficientemente chiara circa i limiti e risulta quasi sempre fumosa nelle definizioni: un indice di quanto sia difficile trovare consensi unanimi.
Molto spesso, nel colloquio si nota una certa tendenza ad usare questi termini in senso soggettivo o fisico, volendo in qualche modo identificarne le caratteristiche prestazionali o fisiche, mentre in questo articolo faremo riferimento al senso oggettivo o funzionale. Un possibile motivo per la diatriba di significati e sigle è l'affermazione sul mercato di nomi commerciali di prodotti: questo ha causato uno spostamento delle  definizioni verso le caratteristiche di prodotto distorcendo il significato generico originale.

SCADA

Supervisory Control And Data Acquisition - Controllo di supervisione e acquisizione dati.
Già in questa voce, ci troviamo di dissentire dalla definizione che troviamo su Wikipedia, che considera i sistemi SCADA come un tipo di sistemi di controllo industriali (ICS). Dal nostro punto di vista l'acronimo rappresenta due funzioni distinte e ben delineate:
  • il controllo supervisorio, ovvero il controllo che ricade nelle responsabilità di una persona che abbia il ruolo di "supervisore" di un impianto; un supervisore ha lo scopo di "guardare dall'alto" o "da sopra" l'oggetto del suo interesse. Ne valuta lo stato in termini generali o aggregati, senza scendere nel dettaglio (ovviamente dipende dall'estensione del sistema: se parliamo di un sistema di generazione elettrica con gruppo elettrogeno diesel magari anche il livello di carburante è un dato di "alto livello").
  • l'acquisizione dei dati, ovvero l'apertura e il mantenimento di uno o più canali di comunicazione verso i dispositivi del sistema da supervisionare allo scopo di acquisirne le informazioni diagnostiche e operative. Non c'è elaborazione, storage, retrieval e reporting in questa definizione. Sono funzioni da svolgersi a cura di altri moduli funzionali, in una generica architettura semplificata.

Riducendo all'osso le due definizioni, un sistema SCADA completo potrebbe già essere costituito da un modulo allarmi di alto livello e da uno o più moduli di comunicazione e di protocollo di interfaccia.
SCADA non è una famiglia di applicativi commerciali/proprietari (in senso soggettivo) ma una funzione che può essere svolta da un qualunque software che realizzi le funzioni indicate, con più o meno dovizia di particolari e di funzioni ausiliarie.

HMI

Human-Machine Interface - Interfaccia uomo-macchina.
Spesso indicata anche come MMI, Man-Machine Interface. E' un sistema mediante il quale l'uomo riesce a comunicare la sua volontà ad una macchina e attraverso cui la macchina fornisce informazioni circa il suo funzionamento. L'interfaccia è bidirezionale, non c'è motivo di pensare altrimenti.
Anche in questo caso la definizione identifica una funzione e non un tipo di strumento specifico. Un pulsante con indicatore luminoso è un chiaro esempio di HMI e funzionalmente l'HMI contiene anche la definizione di SCADA. La macchina verso cui l'uomo desidera interfacciarsi non è il pannello o il pulsante, ma l'impianto fisico, ergo nella definizione rientrano anche i protocolli di interfaccia e tutto quanto entra nel percorso tra la volontà umana e il sistema di controllo della macchina. L'attuazione finale è l'effetto desiderato, ma è svolto dal sistema di automazione o di controllo della macchina stessa.
In questo caso, a differenza dello SCADA, l'HMI non è limitato alla funzione supervisoria (che può ma anche può non implementare) ma realizza in pieno l'interfaccia completa con la macchina. Tutti i dettagli della macchina e tutti i comandi impartibili devono essere a disposizione dell'operatore. Ovviamente saranno mancanti i comandi e i controlli di alto livello, quelli che risultano dall'aggregazione logica o operativa di impianti e macchine diverse che realizzano il sistema nel suo complesso.
Un HMI in senso soggettivo spesso viene identificato con la sola rappresentazione grafica (ma in questo caso il termine più corretto sarebbe GUI - Graphical User Interface) o addirittura con i pannelli operatore videografici da bordo macchina.

M2M

Machine to Machine
Termine che sinceramente si sente molto poco, ma che mi piace utilizzare per classificare la funzione logica di interazione e scambio informazioni tra sistemi disaccoppiati (non fisica: quella è svolta dal mezzo trasmissivo e dall'infrastruttura di comunicazione come un Bus Seriale o una LAN). Un sistema di supervisione integrato può avere più punti dove viene usata una interfaccia M2M, quando è chiamato a dialogare con altri sistemi non di base quali SCADA o HMI. Ad esempio: pubblicare certe informazioni per tramite di servizi web lo consideriamo come impiegare un modulo M2M, oppure anche un modulo hardware/software che realizza la funzione di front-end di comunicazione è a tutti gli effetti un modulo M2M.

PLC

Programmable Logic Controller - Controllore a Logica Programmabile. Il termine si autodefinisce abbastanza genericamente. Un controllore a logica programmabile è un qualunque dispositivo programmabile in grado di risolvere una logica che implementa un algoritmo. Esistono poi delle norme tecniche internazionali che definiscono i requisiti che i PLC devono possedere in vari termini meccanici, elettrici, funzionali, di programmazione e di impiego. In questo caso si dovrebbe parlare di PLC conformi o non conformi alla norma IEC 61131.
Un PAC (Programmable Automation Controller), un DDC (Direct Digital Control), ad esempio, sono tutti dispositivi programmabili che risolvono determinati algoritmi e che quindi potrebbero rientrare a pieno titolo entro la definizione di PLC. Le sigle che li contraddistinguono tuttavia indicano una specializzazione (per ottimizzare le prestazioni o per dedicarli a funzioni specifiche) o una estensione di funzionalità ad ambiti per loro natura estranei alla risoluzione di logiche (come i PAC), ma utili (entro certi limiti di carico e al di fuori di certi canoni di disaccoppiamento funzionale) all'implementazione delle funzioni richieste ad un sistema di automazione e controllo.

RTU

Remote Terminal Unit - Unità Terminale Remota.
Una RTU non elabora né risolve alcuna logica. E' una unità terminale che ricevuti gli "ordini" da una unità di classe superiore non fa altro che eseguirli. Si tratta di un ripetitore con capacità di comunicazione, una morsettiera intelligente utile a ridurre i costi di cablaggio e a lasciare distribuiti sul campo gli I/O di un sistema di automazione e controllo.
Una RTU non è un PLC, anche se può possedere una interfaccia di configurazione.


Nota: l'immagine riprodotta in testa all'articolo è puramente decorativa.