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NOVEMBRE 2021 FIELDBUS & NETWORKS 30 Fieldbus & Networks U no dei requisiti fondamentali di cui l’am- bito produttivo deve disporre secondo i principi dell’Industria 4.0, consiste nell’essere dotato di un’infrastruttura di comunicazione dati affidabile, in grado di supportare un’elevata velocità di trasmis- sione e un andamento temporale deterministico. Il Time Sensitive Networking (TSN) arricchisce lo standard Ethernet di capacità di comunicazione in tempo reale, abilitando la vera convergenza IT e OT su un’unica rete comune, superando le storiche mancanze in termini di compatibilità. Nelle applicazioni industriali tale capacità di comu- nicazione in tempo reale è richiesta in molti punti per la sincronizzazione dei processi di motion. Poter prevedere tempistiche precise per la trasmissione dei dati è infatti un fattore altrettanto importante quanto l’alta velocità di trasmissione degli stessi. Ethernet per applicazioni industriali In vista del costante aumento del volume dei dati raccolti all’interno di macchine e impianti, sarà sem- pre più strategico rendere la rete Ethernet utilizza- bile anche per le applicazioni in ambito industriale. Tale standard, utilizzatissimo a livello mondiale per il collegamento in rete dei PC negli ambienti d’uffi- cio, offre infatti un’elevata larghezza di banda per la trasmissione dei dati. Inoltre, il gruppo di protocolli TCP/IP permette una comunicazione dati global- mente uniforme, anche al di fuori delle singole reti locali. Costruttori di macchine e impianti e aziende di automazione sono stati particolarmente attratti verso l’utilizzo dello standard Ethernet, grazie anche alla disponibilità di hardware di mass-production a buon mercato. Tuttavia, questo protocollo di rete, svilup- pato in origine per gli ambienti d’ufficio, non presenta un andamento temporale deterministico, cioè esatta- mente predeterminabile, requisito richiesto invece da alcune applicazioni industriali. Freno alla digitalizzazione e diversità di protocollo Per consentire un comportamento prevedibile e in tempo reale, con tempi di ciclo isocrono inferiori al millisecondo, i produttori di sistemi di automazione hanno creato in proprio specifiche soluzioni in grado di garantire il realtime. Queste ‘varianti’ di Industrial Ethernet, che si discostano dallo standard Ethernet e sono fondamentalmente proprietarie, non sono com- patibili tra loro, né con le reti circostanti. Ethernet industriale rimane quindi essenzialmente limitato al livello di macchina e settore. I sistemi fieldbus basati su Ethernet permettono la trasmissione veloce di una grande mole di dati, quindi di informazioni di valore, come i dati relativi a immagini e vibrazioni. Permettono inoltre il trasporto dei dati relativi alla sicurezza sulla stessa rete utiliz- zando la tecnologia ‘black channel’. Tuttavia, il gran numero di protocolli esistenti, incompatibili fra loro, impedisce il libero utilizzo di macchine e dispositivi su reti comuni e costituisce un notevole ostacolo al processo di digitalizzazione della produzione. Comunicazione indipendente dal produttore La miniaturizzazione progressiva nella microelet- tronica ha infranto la tradizionale rigida divisione tra PC centrale e ‘dumb terminal’, o terminale non intelligente. Poiché i sensori e gli attuatori sono sempre più dotati di processori propri, il numero di nodi della rete auto-intelligenti a livello di campo sta aumentando rapidamente. Un requisito indi- spensabile per un collegamento in rete universale è l’esistenza di un protocollo di comunicazione che Thomas Kruse UNA PIATTAFORMA DI COMUNICAZIONE UNIVERSALE SI STA AFFERMANDO COME STANDARD A LIVELLO GLOBALE PER TUTTE LE TIPOLOGIE DI COMUNICAZIONE ELETTRONICA DEI DATI, ANCHE AL DI FUORI DELLE RETI INDUSTRIALI, E QUESTA EVOLUZIONE STA CONCRETIZZANDO APPIENO IL CONCETTO DI INDUSTRIA 4.0 Building blocks UN’UNICA RETE PER TUTTE LE APPLICAZIONI Combinando la specifica OPC UA Pub/Sub con TSN è possibile realizzare applicazioni in tempo reale in ambito industriale basate su standard diffusi Fonte AdobeStock