EMBEDDED
50 • NOVEMBRE • 2013
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HARDWARE
INDUSTRIAL AUTOMATION
controllori utilizzati nell’automazione industria-
le e gli azionamenti richiedono connessioni di
rete affidabili, deterministiche e in real time.
Essi possono utilizzare i tradizionali proto-
colli per bus da campo – come ad esempio
PROFIBUS, DeviceNet, CAN, InterBus e Foundation Field
Bus – oppure i nuovi protocolli IE (Industrial Ethernet),
che comprendono PROFINET, EtherNet/IP, Powerlink,
EtherCAT e numerosi altri.
Senza dubbio Ethernet e il protocollo TCP/IP stanno rapida-
mente guadagnando popolarità nel settore dell’automazione
industriale. I numerosi miglioramenti tecnologici – come ad
esempio maggiore ampiezza di banda, fast Ethernet (ovvero
capacità di garantire velocità di trasmissione fino a 100 Mbps),
commutazione e comunicazione full-duplex, comunicazioni
in real time più veloci e sincronizzazione per applicazioni di
controllo del movimento particolarmente complesse - sono la
ragione che ha spinto gli utilizzatori a prendere in considerazio-
ne l’uso di Industrial Ethernet nei loro futuri prodotti. Come è
accaduto per la tecnologia dei bus da campo, non vi è un solo
standard disponibile bensì una pluralità di standard, spesso in
competizione tra di loro, promossi e supportati dai maggiori
produttori attivi su scala mondiale.
Come mostrato nel diagramma di figura 1, il livello fisico (PHY)
è rappresentato da un dispositivo analogico separato. Le altre
funzioni, comunque possono essere implementate in un dispo-
sitivo logico digitale con un processore che esegue il software
per lo stack del protocollo oltre all’applicazione dell’utente.
Mentre tutti i protocolli IE richiedono stack software particola-
ri, alcuni dei più recenti protocolli (mostrati nella parte destra
della Fig. 1) utilizzano un progetto unico, non standard, per il
livello MAC (Media Access Control) e/o lo switch.
EtherCAT e Profinet IRT (Isochronous Real-Time) sono due
dei più recenti protocolli che richiedono un progetto del livello
MAC “a hoc”. EtherCAT in particolare utilizza una metodologia
innovativa per “impaccare”un numero maggiore di pacchetti
di dati in un singolo frame Ethernet. I dati per più dispositivi
slave vengono impacchettati in un singolo frame Ethernet. Nel
momento in cui un dispositivo slave legge il frame Ethernet,
esso deve estrarre il pacchetto dati a lui destinato e ignorare gli
altri. Ancora più importante, esso deve fare questa estrazione
“al volo”. Quando sono collegati numerosi dispositivi slave, il
pacchetto dati è estratto in modo da minimizzare la latenza. Se
ad esempio un dispositivo è il 256mo presente sulla rete, la sua
latenza sarà pari a quella di un singolo frame e non a quella di
I
Comunicazioni
per reti di automazione
industriale
Sfruttando le potenzialità delle logiche programmabili è possibile garantire comunicazioni
affidabili e deterministiche nelle reti di automazione industriale
Wolfgang Katterman
Market development manager - industrial
Altera
Fig. 1 – Differenze architetturali dei protocolli
Industrial Ethernet (IE)
