REALIZZAZIONE TRAMITE TECNOLOGIA CUBLOC DI UN SISTEMA DI TELECONTROLLO CON FINALITA MULTIPLE

Università degli Studi di Palermo Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria dell Automazione Dipartimento di Ingegneria dell Automazione e dei Sistemi Tesi di Laurea REALIZZAZIONE TRAMITE TECNOLOGIA CUBLOC DI UN SISTEMA DI TELECONTROLLO CON FINALITA MULTIPLE Anno Accademico 2006/2007 Relatore: Ing. Francesco Maria Raimondi Candidato: Giovanni Rallo Tutor Aziendale: Ing. Christian Ferranti

Università degli Studi di Palermo Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria dell Automazione e dei Sistemi Per informazioni sulle aziende, consultare il materiale allegato. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 2

Sommario REALIZZAZIONE TRAMITE TECNOLOGIA CUBLOC DI UN SISTEMA DI TELECONTROLLO CON FINALITA MULTIPLE Il progetto nella sua completezza concretizza, grazie al contributo del Gruppo SOFTECNO, un sistema di telecontrollo via web, dove un PLC CUSB TM (COMFILE TECONOLOGY ) avente tecnologia CUBLOC TM, realizza in maniera indipendente un sistema di antifurto, antincendio, antiallagamento, antigas, e tramite l azione di una scheda XPORT TM (LANTRONIX ), trasmette su internet e ad una pagina web, lo stato di funzionamento e i relativi allarmi dei vari sistemi sopra elencati. L azione di telecontrollo rende quindi una informativa sullo stato di funzionamento dei vari sistemi e dà la possibilità ad un eventuale operatore di intervenire da remoto, con un azione manuale modificando lo stato di funzionamento di uno, alcuni o tutti i sistemi. Il progetto così realizzato è LOW-COST (a basso impatto economico). Il PLC CUSB TM, la scheda XPORT TM, tutta la sensoristica sono i più economici nelle loro categorie, il progetto finale è di ridottissime dimensioni (l Xport è tra i server più piccoli oggi in commercio); inoltre è utilizzabile sia in campo domestico che aziendale. Relatore: Ing. Francesco Maria Raimondi Candidato: Giovanni Rallo Tutor Aziendale: Ing. Christian Ferranti Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 3

Ai miei genitori, ad Elisabetta e a quanti come loro hanno creduto in me fino alla fine. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 4

Indice Prefazione... 7 Cap.1 - TELECONTROLLO... 8 Introduzione... 8 1.1 I FONDAMENTI DEL TELECONTROLLO... 9 1.2 IL PLC... 10 1.3 IL SERVER... 11 1.4 INTERNET... 11 Cap.2 - HARDWARE... 13 Introduzione... 13 2.1 CUBLOC TM... 14 Il Multitasking:... 18 2.2 IL PLC CUSB TM... 23 2.3 LA SCHEDA WEB - XPORT TM... 27 2.4 SENSORI E ATTUATORI... 30 Cap.3 - SOFTWARE... 34 Introduzione... 34 3.1 I LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE... 35 3.1.1 IL BASIC... 37 3.1.2 L HTML... 38 3.1.3 IL JAVA... 41 3.2 CUBLOC STUDIO... 43 3.3 CFTerm... 47 3.4 MAXPORT... 48 3.5 NETBEANS... 50 3.6 LA PAGINA WEB... 52 Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 5

Cap.4 - IL PROGETTO... 54 Introduzione... 54 4.1 LA REALIZZAZIONE... 55 4.2 - TEST... 69 Conclusioni... 71 Indice delle figure... 72 Indice delle tabelle... 73 Bibliografia... 74 Sitografia... 75 ALLEGATI... 76 Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 6

Prefazione Questa tesi scaturisce dall esigenza di un telecontrollo compatto ed economico, che faccia uso della tecnologia oggi estremamente diffusa: internet. Con la collaborazione del Dipartimento di Ingegneria dell Automazione e dei Sistemi (D.I.A.S.) presso l Università degli Studi di Palermo ed il Gruppo SOFTECNO, per l Università l Ing. Francesco Maria Raimondi 1 e per il Gruppo SOFTECNO l Ing. Christian Ferranti 2, si è dato vita a questo progetto di tesi. Il mio ruolo in azienda è stato quello di apprendere in maniera indiretta le tecniche e le conoscenze nel campo del telecontrollo e nella realizzazione pratica di un progetto esecutivo. La tesi si serve di tecnologie nuove ma comunque standardizzate, come quella del CUBLOC TM e del XPORT TM, la prima è l alternativa agli attuali microcontrollori e la seconda l alternativa alle schede di rete. L obiettivo finale raggiunto è la realizzazione di un sistema a basso impatto economico e dimensionale, adattabile e facilmente utilizzabile, includendo per quest ultimo anche l aspetto dedicato all istallazione e alla manutenzione. Con questo progetto si è prima studiata e poi sviluppata la coesione tra le due tecnologie il cui fine ha portato alla realizzazione di un sistema di telecontrollo con finalità multiple come ad esempio il sistema antintrusione o quello antiallagamento. Il sistema è modulare ed adattabile alle varie esigenze ed è in grado di lavorare sia da solo che inserito in un contesto più ampio (come ad esempio in supporto o ad espansione dei prodotti che il gruppo Softecno giornalmente propone). All interno del trattato si descrive la tecnologia Cubloc TM e quella dell Xport TM, nonche l hardware ed il software necessari e utilizzati al fine di realizzare il progetto e di renderlo esecutivo. Il primo capitolo si occupa di descrivere la tecnologia del telecontrollo spiegando alcuni concetti base, il secondo descrive l hardware necessario per realizzare il progetto di tesi cosi come è stato pensato, il terzo capitolo invece si occupa del software. Quindi il capitolo finale descrive il progetto in sé e la successiva fase di test indispensabile per la certificazione funzionale del progetto. In allegato si trovano informazioni utili per l approfondimento. 1 Per maggiori informazioni http://www.unipa.it/fmraimondi 2 http://www.softecno.com Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 7

Cap.11 Telecontrollo Introduzione2 I cosiddetti edifici intelligenti sono un esempio di gestione automatica da parte di programmi software come ad esempio, controllo accessi, allarme antincendio, antifurti. Inoltre l avvento recente della telematica e lo sviluppo della rete cellulare GSM e UMTS hanno dato un ulteriore impulso all automazione grazie alla possibilità di comandare da località remote l esecuzione di alcuni compiti, per i quali è ovviamente richiesto un sistema automatico. Un esempio è la sorveglianza delle case di villeggiatura, o i sistemi di telecontrollo di acquedotti, dighe, antenne e ripetitori o comunque di impianti situati in località remote. Telecontrollo: <<Tecnica che permette di telecomandare e precisamente di comandare a distanza, in particolare di azionare a distanza dei dispositivi elettromeccanici, mediante cavo elettrico, oppure onde radio oppure ultrasuoni inviati da un apposita trasmittente>> 3 [1]. Partendo proprio da questa definizione si descriverà nel corso del capitolo cos è il telecontrollo, come nasce e perché, nonché i mezzi necessari per realizzarlo. 3 Vocabolario della lingua italiana Zingarelli edito da Zanichelli. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 8

1.1 I FONDAMENTI DEL TELECONTROLLO3 Il telecontrollo è l atto di controllare, quindi, comandare un sistema, un evento, un processo a distanza, facendo uso di metodologie e tecnologie di diverso tipo dipendenti dal contesto e da ciò che si necessita controllare. Nasce quindi dall esigenza di dover controllare a distanza qualcosa, si pensi ad esempio a tutte quelle zone ad alto rischio come le centrali nucleari o i forni ad altissima temperatura, quei luoghi insomma dove l intervento diretto dell uomo non è consentito, proprio in queste circostanze il telecontrollo diventa indispensabile. Questa tecnica oggi si sta diffondendo in tutti i campi ed anche in quello domestico. La nascita del telecontrollo risale agli anni Settanta, quando l'evoluzione informatica mise in evidenza la necessità della creazione di nuovi servizi, capaci di immagazzinare, ricevere e trattare a distanza dati e informazioni. Si costituì allora la teleinformatica, che permetteva di diffondere le risorse offerte dall'informatica per mezzo delle reti di telecomunicazione. Queste reti consentirono anche di migliorare la trasmissione dei dati scritti, per sopperire alla lentezza del telex e del telegrafo, furono messe a punto la telecopiatura e altri servizi di automazione del lavoro d ufficio. L'insieme di questi servizi informatici, forniti da una rete di telecomunicazioni, furono raggruppati sotto il nome di telematica. Un servizio telematico, oggi, meglio indicato come telecontrollo necessita di un supporto informatico, un computer che tratti i dati, un terminale, dispositivi che consentano di stabilire le comunicazioni (commutatori, multiplexeurs, modem ecc.) ed eventuali periferiche. Inoltre, deve essere dotato di un sistema di comunicazione capace di stabilire una connessione tra i diversi supporti e con l esterno; il servizio infatti è solitamente parte di una rete di comunicazione informatica, che può essere pubblica (nazionale o internazionale) o privata (locale o nazionale). Per i collegamenti, un servizio di questo tipo può utilizzare la rete telefonica o telegrafica o un collegamento via satellite. Ogni servizio deve anche comprendere una fonte di informazioni (basi o banche dati, archivi) e deve disporre di software di elaborazione e di trasmissione. In base all ambiente da controllare e alla metodologia di controllo, i mezzi necessari variano, ma nella forma generale qualunque sistema di telecontrollo deve essere dotato Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 9

di un sistema di controllo e di un sistema di ricetrasmissione dei dati, che varia in base al mezzo di trasmissione (etere, cavo, ecc ). Questa tesi si occupa di realizzare un sistema di telecontrollo che sia facilmente adattabile alle abitazioni, ma anche alle attività commerciali e piccole imprese. Oggi il telecontrollo si pone in quella visione futuristica a cui la società moderna si proietta, vista anche la larga diffusione dei sistemi UMTS e la necessità oggi più che mai di trovarsi lontani da casa per svariati motivi (lavoro, vacanze, ecc ). Questo progetto utilizza un PLC per il sistema di controllo, un SERVER per il sistema di ricetrasmissione dei dati ed INTERNET come mezzo di comunicazione. 1.2 IL PLC4 I PLC (dall inglese Programmable Logic Controller) sono quelle apparecchiature di controllo in grado di realizzare tutte le principali funzioni logiche richieste per la conduzione di una macchina o di un processo operativo secondo un determinato programma, memorizzato in opportuni circuiti dell apparecchiatura stessa (memorie). Un PLC, quindi, è un sistema logico programmabile in grado di realizzare un insieme ordinato di operazioni, definite da comandi facilmente modificabili, strutturate in modo ciclico. I primi PLC sono stati utilizzati all inizio degli anni 70 nell industria automobilistica ove si sono posti come valida alternativa ai controllori a relè all epoca assai diffusi. La presenza dei PLC come soluzione ai problemi di automazione, controllo e monitoraggio nelle applicazioni industriali, è una realtà ormai matura e presente da molti anni, solo negli ultimi anni è però diventata alla portata di tutti. I PLC sono stati utilizzati in sostituzione delle logiche a relais grazie ai seguenti vantaggi: Riduzione dei cablaggi Elevata versatilità verso gli aggiornamenti Riduzione degli ingombri Riduzione della potenza (assorbimento» 100mA nei PLC più compatti) Aumento della velocità di elaborazione Semplice, robusto ed affidabile Consente nuovi campi d impiego (regolazione, controllo, calcolo multivariabile). Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 10

Quello che viene proposto per questo progetto di tesi è il CUSB 22-R della COMFILE TECNOLOGY, tutti i dettagli ed informazioni utili, ed i paragoni con i PLC tradizionali vengono descritti nel secondo capitolo. 1.3 IL SERVER5 Con il temine SERVER si indica un computer che opera con un software di amministrazione, controllando l'accesso di altri computer alle risorse della rete. In relazione a Internet, il server è qualunque computer collegato alla rete, che sia in grado di offrire informazioni a chi vi si connetta. In pratica, a ogni indirizzo Internet (URL) è associato un server, che nella maggior parte dei casi è un computer con elevate prestazioni, dischi di grandi dimensioni e sistema operativo UNIX. Quanto descritto sopra vale per i server tradizionali che fino ad ora sono stati soggetti a grosse dimensioni e costi elevati. Quello proposto per questa tesi è la scheda XPORT TM, realizzata dalla LANTRONIX, di minime dimensioni e costi ridottissimi (tutte le informazioni a riguardo vengono descritte nel paragrafo ad esso dedicato del capitolo secondo). 1.4 INTERNET6 Come tutti ormai sanno internet è un sistema integrato di interconnessione tra computer e reti locali, che consente la trasmissione di informazioni in tutto il mondo. Questo significa che un sistema di telecontrollo che faccia uso di questa tecnologia per la trasmissione dei dati, da vita ad un sistema utilizzabile da qualsiasi parte del mondo; per cui si pesi a chi si reca all estero, per esempio, per vacanze o lavoro e vuole tenere sotto controllo la propria abitazione, negozio, ecc, con questo sistema può farlo, ed oggi grazie al sistema UMTS integrato nei telefonini può farlo anche in movimento. Questa tesi utilizza il sistema internet classico come mezzo di scambio dati ed una pagina web (sito internet) come sistema di supervisione, consultabile da qualunque parte del mondo che abbia accesso ad internet (tutti i dettagli nel capitolo tre e quattro). Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 11

Questo primo capitolo si è occupato di descrive nel modo più semplice e breve possibile cos è un sistema di telecontrollo e quali sono i mezzi necessari per realizzarlo, nel prossimo capitolo si tratterà l hardware (i mezzi fisici) impiegati per la realizzazione del progetto di tesi. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 12

Cap.2 7 Hardware Introduzione8 In questo secondo capitolo si tratterà una delle componenti fondamentali per la realizzazione del progetto di tesi, l hardware, ed il perché della sua scelta, mentre per quello che riguarda il software si rimanda al terzo capitolo. Nella parte iniziale, di questo capitolo si esporrà la tecnologia CUBLOC TM ideata dalla COMFILE TECNOLOGY, questa tecnologia, è il punto cardine di tutta la tesi in quanto su di essa è basata. Nel paragrafo successivo si esporrà il PLC CUSB TM anch esso ideato dalla COMFILE TECNOLOGY, questo è dotato di tecnologia CUBLOC TM, successivamente verranno esaminate: la scheda XPORT TM della LANTRONIX, indispensabile per poter connettere il CUSB TM ad internet e realizzare il telecontrollo, i componenti fondamentali che la caratterizzano rispetto ad altre (struttura interna, ridottissime dimensioni, ecc ), infine si darà un idea sulla sensoristica e gli attuatori impiegabili in questa tacnologia. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 13

2.1 CUBLOC TM9 Il CUBLOC è un microcontrollore con funzionalità tipiche di un PLC. I PLC CUBLOC è un PLC / Computer Embedded in un Chip, realizzato dalla COMFILE TECNOLOGY Inc. (http://cubloc.com/index.php) [2]. I moduli CUBLOC TM in termini di programmazione Ladder Logic sono simili ai PLC tradizionali, ma le loro piccole dimensioni li rendono utilizzabili con semplici circuiti stampati, proprio come un microcontrollore. Figura 1 - Visione fisica dei CUBLOC TM. La tipologia di programmazione è sia del tipo a righe di comando, secondo le indicazioni tipiche del linguaggio BASIC (in realtà di tutti i linguaggi di programmazione a listato, si pensi al C, Assembly, Pascal, ecc ), sia a Ladder Logic tipico dei comuni PLC. Ci sono modelli differenti di CUBLOC TM, ognuno con caratteristiche proprie in termini di dimensioni della memoria programma e porte I/O; quello utilizzato per la realizzazione di questa tesi è il CB280 scelto per le sue caratteristiche ritenute più adatte allo scopo, caratteristiche queste che insieme allo schema della piedinatura, alla visione fisica e alla struttura interna sono riepilogate nella tabella e nelle figure a seguire: Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 14

Tabella 1 - Caratteristiche del CB 280 dati http://cubloc.com/product/01_01cb280.php. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 15

Figura 2 - Visione fisica e schema della piedinatura del CB280. Figura 3 - Struttura interna del CUBLOC TM. L'interprete Basic contiene una memoria Flash per il programma utente, il processore Ladder possiede una sua memoria Flash per i programmi scritti in Ladder Logic, le porte I/O invece sono condivise tra il Basic ed il Ladder consentendo libero accesso ad entrambi. I dati presenti nella memoria Basic sono accessibili soltanto dall'interprete Basic, mentre quelli presenti nella memoria Ladder sono accessibili sia dall'interprete Basic che dal processore Ladder. Il vantaggio del sistema CUBLOC TM rispetto ai PLC, è nella programmazione, infatti il sistema è in grado di supportare la programmazione Ladder Logic integrata con il linguaggio Basic, eliminando di fatto i lati negativi della programmazione Ladder Logic Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 16

ottima per rappresentare diagrammi di flusso, ma piuttosto ostica quando si devono acquisire dati, stampare grafici, fare calcoli e altre operazioni più complesse. Con il sistema CUBLOC TM si ha a disposizione la semplicità e l efficienza della programmazione Ladder Logic unita alla potenza del linguaggio Basic. Un altro vantaggio del CUBLOC TM nei confronti di altri microcontrollori Basic e' la possibilità, da parte dell'utente, di separare la quantità di lavoro tra Ladder Logic e Basic. Figura 4 - Immagine del software di sviluppo CUBLOC Studio. Ci sono PLC sul mercato, che tutt ora supportano sia il Ladder che il Basic, ma questi PLC non sono multitasking come il CUBLOC TM, questo significa che il Basic e' parte del Ladder e non gira indipendentemente, costando molto caro in termini di programmazione, in quanto il Basic non e' un linguaggio real-time e può influenzare negativamente la parte Ladder del programma. Il CUBLOC TM invece e' in grado di Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 17

sopperire a queste problematiche tramite il funzionamento multitasking garantendo accuratezza e precisione nelle temporizzazioni. Diversamente dalla maggior parte dei microcontrollori Basic in commercio, il CUBLOC TM supporta processi real-time e multitasking. Figura 5 Paragone tra il Single Task ed il Multi Task. Il CUBLOC TM ha una struttura multitasking che fa girare il Basic ed il Ladder simultaneamente, questo consente al programma Ladder di girare con precisione ed accuratezza mentre continuano le elaborazioni in Basic [2]. Il Multitasking: 10 Ci sono molti sistemi per implementare entrambi i linguaggi Ladder e Basic in un processore, i prodotti attuali sul mercato supportano il Basic sotto la Ladder Logic ma questo evidentemente e' un difetto, in quanto nella maggior parte dei casi si generano almeno tre punti negativi: Il primo punto riguarda il tempo di esecuzione dei processi Basic, dove la Ladder Logic e' inevitabilmente coinvolta; se il codice Basic entra in un ciclo infinito la Ladder Logic viene a sua volta interrotta. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 18

Figura 6 Esempio di programmazione integratra Basic-Ladder. Il secondo punto debole, considera l utilizzo del Basic soltanto come parte della Logica Ladder, ma essendo il Basic un linguaggio potente in grado di processare algoritmi complessi, utilizzato soltanto come parte del Ladder, non si beneficia delle sue eccezionali performance. Il terzo punto ha a che fare con le porte I/O, in quanto l'esecuzione del programma Basic può provocare collisioni involontarie con il Ladder; la ragione e' che le porte gestite dalla Logica Ladder sono aggiornate mentre quelle gestite dal Basic sono azionate direttamente. Dopo aver risolto questi problemi, e' stato creato un processore che supporta il Basic e la Logica Ladder che supporta il real-time ed è multitasking. Il Basic gira come il Basic e il Ladder come il Ladder, simultaneamente, senza provocare collisioni reciproche. Con il solo Basic, si e' in grado di creare molti dispositivi rispetto agli altri microcontrollori Basic oggi sul mercato, il CUBLOC TM ha una velocità superiore e delle capacità notevoli, ed inoltre utilizza il Basic come linguaggio principale. Come e' evidente, il CUBLOC TM rappresenta una nuova concezione di PLC/Microcontrollore essendo in grado di svolgere le normali funzioni di un PLC con tutte le caratteristiche del linguaggio Basic, espandendo i limiti di entrambe le tipologie di sistema. Questi due tipi di programmazione sono stati utilizzati in settori differenti per lungo tempo; la logica Ladder e' utilizzata nell'automazione che utilizza i PLC, Il Basic e altri linguaggi come il C e l'assembler sono utilizzati nei PC e nei microcontrollori. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 19

Nella tabella sottostante si riassumono i due linguaggi di programmazione ed il loro uso: Tabella 2 - Paragone tra la programmazione Ladder e quella Basic. LADDER LOGIC Programming Languages (BASIC) Device PLC PC or Micro-Computer Application Automation, Control Machine-General Computing Advantages Sequencer, Bit Logic, Complex Math, Data Timers, Counters Communication, Data Collection & Process, Analysis, Graphic Interface Basic Parallel Mechanism Sequential La Logica Ladder è un sistema di programmazione molto logico, che purtroppo trova limitazioni dovendo svolgere compiti complessi, come per esempio ricevere dati da un tastierino numerico e nel contempo visualizzare su un display LCD e processare gli input dell'utente, questo e' un compito molto difficile da gestire con la programmazione Ladder, per contro, questi compiti raramente rappresentano un problema in un linguaggio di programmazione come il Basic. Il Basic, infatti, e' in grado di processare numeri a virgola mobile, comunicazioni e altri compiti che metterebbero facilmente in crisi la programmazione Ladder o addirittura sarebbero impossibili da eseguire. La Logica Ladder e' in grado di processare quello che non potrebbe essere fatto in Basic e il Basic e' in grado di eseguire facilmente delle procedure che sarebbero molto complesse da programmare in Ladder Logic, il fatto che i due linguaggi si integrano nello stesso chip è un eccezionale vantaggio. Normalmente si pensa al PLC come un cabinet rettangolare con linee di input e output, Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 20

Figura 7 Esempio di un cabinet classico. quando si utilizza uno di questi PLC, è necessario racchiuderlo in un cabinet ed eseguire le cablature spesso molto complicate (esempio in figura 7). Quando sono richieste soltanto un paio di applicazioni, la cablatura non e' un grande problema, ma quando occorrono decine, centinaia o migliaia di applicazioni, i costi di assemblaggio e i possibili errori possono creare molti problemi, motivo per cui il prodotto finale, sarà più grande e la produzione più costosa. Il CUBLOC TM è un PLC su un unico Chip, questo consente di posizionarlo su un circuito stampato. E possibile utilizzare un PLC quasi come un microcontrollore, si possono progettare circuiti stampati appositi per questo tipo di prodotto, Figura 8 Esempio di progettazione hardware. riducendo così i costi e le dimensioni del progetto finale, rendendolo unico e notevolmente economico. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 21

La tabella sottostante, riassume le differenze tra il CUBLOC TM ed i PLC tradizionali: Figura 9 - Riassuntivo tra il CUBLOC TM ed il PLC tradizionale. Proprio per i motivi appena esposti, si è deciso di adottare per questa tesi tale tecnologia, visti tutti i vantaggi espressi sopra rispetto ai metodi tradizionali e alle tecnologie gia presenti, da non sottovalutare il costo ridotto anche del progetto finale, che di seguito sarà esposto e approfondito, nonché, le ridotte dimensioni che ne facilitano tra l altro anche l istallazione. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 22

2.2 IL PLC CUSB TM 11 Tutte le caratteristiche elencate nel paragrafo precedente (CUBLOC) vengono rese utilizzabili grazie al PLC CUSB TM, anch esso realizzato dalla COMFILE TECNOLOGY. Questo PLC è di dimensioni estremamente compatte e al suo interno racchiude oltre alla tecnologia CUBLOC TM anche un perfetto ambiente di sviluppo hardware ideale per le applicazioni nel campo dell automazione, essendo esso stesso un PLC completo [3]. Figura 10 - Paragone dimensionale tra IL CUSB TM ed un classico PLC. Così come per il CUBLOC TM anche per il CUSB TM esistono diversi modelli le cui differenze risiedono sostanzialmente nel numero di ingressi e di uscite di cui sono dotati, il PLC che si utilizza per la realizzazione di questo progetto di tesi è il CUSB-22R, per le sue caratteristiche in fatto di numero di ingressi e uscite e di alimentazione, caratteristiche queste che insieme alla visione fisica aperta sono esposte di seguito: Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 23

Tabella 3 - Riassuntiva delle caratteristiche del CUSB-22R. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 24

Figura 11 -- Visione fisica aperta del PLC CUSB-22R 4 4 Dati CUSB User Manual Version 2.1 Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 25

le misure in millimetri del PLC CUSB 22R sono mostrate in figura: Figura 12 - Dimensioni del PLC CUSB-22R 4. Il PLC CUSB-22R una volta scaricatogli il firmware tramite la porta seriale RS-232c dedicata è già operativo, l ambiente di sviluppo è il CUBLOC STUDIO di cui se ne parlerà nei capitoli successivi, mentre il PLC può ancora essere interfacciato con tastierino numerico e display LCD anche grafico essendo dotato a bordo dei relativi connettori a questo scopo adibiti. Le dimensioni compatte, la tecnologia CUBLOC TM, le due porte seriali RS-232c, le 10 uscite a relè (5A, 250V), gli 11 ingressi digitali, l alimentazione a 220V, il costo ridotto e le altre caratteristiche prima menzionate, hanno favorito la scelta di questo PLC. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 26

2.3 LA SCHEDA WEB - XPORT TM 12 Il modulo XPORT TM della LANTRONIX (www.lantroxix.com) è una soluzione compatta per abilitare qualsiasi dispositivo alla comunicazione tramite internet o LAN. Incorporando l XPORT TM al PLC (CUSB 22-R) si realizzerà una connessione di rete, questo permetterà il controllo via internet del dispositivo ad esso collegato da qualsiasi parte del mondo [4]. Figura 13 - La scheda WEB XPORT TM. L XPORT TM è il più piccolo ed utilizzato sistema di interfacciamento internet oggi disponibile (sul sito internet della Lantronix l elenco completo delle aziende che lo utilizzano), applicato con l XPORT Dongle permette di comunicare attraverso la rete LAN (ovvero Internet) tramite svariati protocolli di comunicazione con dispositivi che utilizzano la porta seriale come mezzo di comunicazione esterno. Figura 14 Esempio di connessione tra un pc ed il sisitema. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 27

Dispone di due led bicolore di segnalazione, posti sul connettore RJ45 che permettono di monitorare il traffico dati, uscita seriale CMOS (Asincrona), RS-422 (4 fili) e RS-485 (2 fili) con velocità di trasmissione sino a 921 Kbps, porta Ethernet compatibile 10Base- T o 100Base-TX [5]. Figura 15 L Xport TM schema interno. Le specifiche tecniche sono: Web Server Interno: Capacità di memoria di 384 Kbyte per pagina web. CPU: Microcontrollore DSTni-EX a 16 bit, 48 MHz o 88 MHz. Memoria: 256 kbyte SRAM e 512 kbyte flash. Firmware: Aggiornabile via TFTP e seriale. Interfaccia Network: Ethernet 10Base-T o 100Base-TX. Connettore: RJ45. Protocolli di tramissione supportati: TCP/IP, UDP/IP, ARP, ICMP, SNMP, TFTP, Telnet, DHCP, BOOTP, HTTP e AutoIP. Indicatori LED: 10Base-T, 100Base-TX, Full / half duplex. Interfaccia seriale: CMOS (Asincrona), RS-422 (4 fili) e RS-485 (2 fili). Baudrate: 300 bps a 921,600 bps. Trasmissione dati: 7 e 8 bit. Segnali di controllo: DTR/DCD, CTS, RTS. I/O programmabili: 3 pin. Sicurezza: Password protection, optional 256 bit AES Rijndael encryption. Dimensioni: 33,9 x 16,25 x 13,5 mm. Peso: 9,6 g Alimentazione: 3,3 Vdc. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 28

Come si era accennato sopra, applicando l XPORT TM alla scheda di interfacciamento XPORT Dongle (figura 16), si da la possibilità al CUSB TM (tramite le porte seriali) di utilizzare come mezzo di comunicazione la rete LAN e da li ovviamente anche internet. Figura 16 La visione fisica dell Xport TM completo di Dongle. Con l interfacciamento della XPORT TM con il Dongle, si realizza un vero e proprio convertitore LAN/Seriale (nel protocollo TCP/IP per quello che riguarda la comunicazione LAN e RS-232 per quello che riguarda la comunicazione seriale). Così facendo il CUSB 22-R si trasforma in una vera e propria unita di controllo che utilizza la rete come mezzo di comunicazione necessaria per la realizzazione del telecontrollo 5. Esistono infine vari modelli di Xport TM con diverse caratteristiche fra loro, quello utilizzato per la realizzazione del sistema è l XP1001000-03R, la scelta è ricaduta su di esso perché le caratteristiche, le dimensioni ed il costo seguono a pieno la filosofia del progetto (tecnologie standardizzate, costi popolari e dimensioni ridotte). 5 Si ricorda che per la realizzazione di un sistema di telecontrollo sono necessarie tra le varie componenti anche un mezzo di trasmissione dati, come ad esempio la linea telefonica o via satellite (Cap1, par 1.1), ma si fa presente che per la navigazione su internet si deve implementare tutto l hardware necessario affinché possa avvenire (modem, router, server di rete, ecc ). Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 29

2.4 SENSORI E ATTUATORI13 In questo paragrafo si espone una tipologia di possibili sensori e attuatori low-cost che si possono utilizzare per la realizzazione pratica del progetto di tesi, ovviamente il tipo di sensore e attuatore utilizzato non è vincolante al fine della realizzazione del sistema di controllo (ad esempio si possono utilizzare sensori wireless), si elencano quindi, solamente per completezza. Per il sistema di controllo fughe di Gas: Semplice sensore a basso costo di rilevamento Gas, è dotato di segnalatore acustico e uscita a relè. Semplice elettrovalvola di uso generale standardizzata e a basso costo, serve a chiudere la condotta per evitare ulteriore fuga di gas. Semplice sirena a basso voltaggio e ad alto impatto sonoro, serve per avvisare acusticamente all interno e/o all esterno dei locali la presenza di Gas. Giovanni Rallo Ingegneria dell Automazione 30