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GENNAIO-FEBBRAIO 2025 FIELDBUS & NETWORKS 19 Fieldbus & Networks alimentare i dispositivi (fino a 60 W) tramite lo stesso doppino, minimizzando la necessità di cablaggi separati, in accordo allo standard Ieee802.3cg-2019, noto come 10Base-T1L. Come detto, Ethernet APL nasce per operare in ambienti gravosi, inclusi quelli con atmosfere esplosive (zona 0 e zona 1 secondo Atex e IecEx), in accordo con il concetto di sicurezza intrinseca basato sul paradigma del 2-Wise (2- Wire intrinsically safe ethernet), definito dalla norma IEC TS60070-47. In que- sto modo, è possibile garantire la sicurezza intrinseca senza dover eseguire calcoli complessi. Allo scopo di garantire la massima flessibilità, per adattarsi agli scenari appli- cativi più disparati, le topologie supportate da Ethernet APL sono molteplici. Nelle applicazioni più semplici, l’implementazione di collegamenti diretti per sensori o attuatori specifici può avvenire con una topologia punto-a-punto. In accordo però alla filosofia di Ethernet, che è una soluzione basata sull’im- piego di switch, è possibile anche configurare una topologia in linea (daisy chain), nella quale i dispositivi sono collegati a festone, piuttosto che una stella (star), quando le connessioni convergono verso un unico punto centrale. Più in generale, sono possibili soluzioni ibride, ad albero (tree), che combinano più connessioni punto-a-punto e a stella, creando una struttura gerarchica tramite l’impiego di switch intermedi. Infine, la topologia ad anello (ring), nella quale i dispositivi sono collegati in un anello chiuso, garantisce la ridondanza, poiché, se la connessione viene interrotta in un verso, i dati possono essere instradati nel senso opposto. Questa flessibilità nasce dal ruolo chiave svolto dallo switch, le cui funzioni principali sono quelle di: − instradare i dati dalla sorgente verso la destinazione; − isolare e segmentare la rete; − permettere l’alimentazione integrata PoDL. Lo switch collega i dispositivi di campo, i controllori ed eventuali altri nodi della rete Ethernet APL, garantendo che i dati vengano inviati al destinatario corretto attraverso l’instradamento basato sull’indirizzo MAC, che, almeno localmente, deve essere univoco. Gli switch Ethernet APL creano segmenti di rete indipendenti, riducendo le interferenze tra i dispositivi e migliorando l’efficienza della comunicazione; infatti, ogni porta dello switch rappresenta un dominio di collisione separato. Uno switch può anche fungere da punto di alimentazione, distribuendo energia in modo sicuro ai dispositivi a esso connessi. Inoltre, è interessante ricordare che esistono switch in grado di interfacciare la rete Ethernet-APL a un’infrastruttura Industrial Ethernet tra- dizionale, che assume il ruolo di control network. Incapsulati nei frame di Ethernet APL, si possono scambiare messaggi di diversi protocolli applicativi, inclusi Profinet, Ethernet/IP, Hart/IP, OPC UA, Bacnet/IP, FF HSE e Modbus TCP, per citare solamente i più diffusi. Infatti, tutti questi protocolli prevedono nativamente di operare attraverso Ethernet e/o il protocollo di rete Internet IP; pertanto, non è necessario utilizzare un gateway vero e proprio, come è invece necessario, per esempio, per interconnettere dispositivi di campo operanti con un fieldbus tradizionale. Un esempio pratico di integrazione (si veda la figura 3), pertanto, vede i di- spositivi di campo (sensori, attuatori) connessi tramite Ethernet APL a uno switch Ethernet APL, che è collegato al livello di controllo tramite una rete Industrial Ethernet (per esempio Profinet su fibra ottica o Ethernet standard); in questo modo, i dati raccolti dai dispositivi possono essere utilizzati sia per il controllo in tempo reale, da un PLC o da un DCS, sia per analisi avanzate in un sistema di gestione di livello superiore o in un cloud, per esempio per la manutenzione predittiva. L’evoluzione continua anche nel processo Per concludere, non resta che sottolineare per l’ennesima volta come i bus di campo abbiano rappresentato un’importante innovazione nel settore dell’auto- mazione, consentendo la comunicazione tra i dispositivi di campo e i sistemi di controllo. Come mostrato delineando le caratteristiche principali di Hart, Wire- lessHart ed Ethernet APL, la costante evoluzione che li caratterizza, ispirata ai progressi tecnologici del mondo office e consumer, li ha portati a essere in grado di soddisfare le crescenti esigenze di connettività, efficienza e digitalizzazione dei moderni impianti di processo. Esempio di infrastruttura Industrial Ethernet-Ethernet APL La capacità di supportare il trasferimento di grandi volumi di dati verso il cloud è fondamentale, per esempio, nel caso della manutenzione preventiva Fonte: foto Shutterstock