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EMBEDDED
54 • NOVEMBRE • 2014
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HARDWARE
NETWORK PROTOCOL
e ottenere migliore qualità di trasmis-
sione, in reti industriali dove disposi-
tivi intelligenti lavorano in modo coo-
perativo in modalità distribuita e con
tempistiche critiche.
Tra i protocolli di comunicazione più
usati (Fig. 2) si possono annoverare:
Modbus, protocollo di connessione
royalty-free molto diffuso fra i dispo-
sitivi elettronico-industriali sviluppato
per applicazioni Plc e in grado di inter-
facciare anche sistemi Scada (Super-
visory Control And Data Acquisition);
ProfiBus, usato per la comunicazione
di campo con sensori e attuatori in-
telligenti, in genere con scambio dati
veloce e ciclico tra apparecchiature di
campo e controllori, che nel tempo ha guadagnato un ampio
grado di accettazione sia nella produzione sia nell’automazione
di processo; DeviceNet, anch’esso usato per l’interfaccia tra
dispositivi di campo e controllori (PC, PLC); AS-i, per la co-
municazione con sensori molto semplici, come i fine-corsa, o
dispositivi di comando (es. pulsanti); Fieldbus Foundation, pro-
tocollo di comunicazione aperto e bidirezionale molto usato in
automazione di fabbrica e controllo di processo; CAN (Control-
ler Area Network), bus seriale usato tipicamente in ambienti
di automazione rumorosi (elettromeccanica) dove l’integrità
dei dati deve essere del 100%; LonWorks, protocollo usato in
applicazioni di automazione e controllo legate al settore del bu-
ilding automation, come ad esempio l’illuminazione e i sistemi
di condizionamento ambientale; Interbus, che ha il vantaggio
di permettere il collegamento tra due dispositivi posizionati a
distanze fino a 500 m con un cavo standard, senza perdere pre-
stazioni in termini di velocità e mantenendo stabilità e garanzia
dei dati. L’interfaccia Sercos (Serial real-time Communication
System) fornisce un sistema di comunicazione standard, real-
time, ad alte prestazioni tra controllori di movimento, servo
drive digitali e dispositivi di input/output (I/O).
È un protocollo ideale per applicazioni dove la gestione accu-
rata di coordinate di movimento su assi multipli è un fattore
critico. Sercos è registrato come standard IEC 61491.
La maggior parte dei fieldbus si è ulteriormente evoluta negli
ultimi anni, per rispondere alle esigenze di interoperabilità e di
elevate prestazioni richieste dal mercato, integrandosi con il
protocollo Ethernet e dando origine a corrispondenti protocolli
denominati “Industrial Ethernet”.
Tra questi si possono elencare in particolare i protocolli Pro-
finet (la versione Ethernet based di Profibus), Ethernet/IP
(evoluzione di DeviceNet), Ethernet Powerlink (evoluzione
di CANOpen) e Modbus-TCP (versione Ethernet di Modbus-
RTU).
Applicazioni e soluzioni
Dopo una carrellata veloce sui prin-
cipali protocolli, si analizzano le loro
principali applicazioni con il supporto
di due fornitori presenti sul mercato
italiano: Phoenix Contact e Ifm Elec-
tronic.
Nel settore dell’automazione di pro-
cesso la parola d’ordine è “sicurez-
za”. Il bus di campo è sempre diffuso
grazie soprattutto alla facilità di rea-
lizzazione della rete, alla diagnostica
integrata e alla conseguente riduzione
dei costi di cablaggio. Gli standard
a più ampia diffusione sono quelli
che meglio incontrano le esigenze
correlate all’ambiente critico tipico
dell’industria di processo, caratterizzato da un elevato rischio
di esplosioni o incendi e pertanto necessitante di dispositivi
adeguati agli stringenti requisiti SIL che regolano gli impianti
per garantirne la sicurezza. In questo settore, inoltre, vi è spes-
so l’esigenza di rendere disponibile l’alimentazione tramite il
cavo di rete, anche su distanze di centinaia di metri, e di copri-
re contemporaneamente applicazioni di fabbrica discrete (ad
esempio pompe, trasportatori, attuatori e sistemi robotizzati)
e di processo (come trasmettitori di pressione e temperatura);
nella maggior parte degli impianti, infatti, gli strumenti legati
a questi due tipi di funzioni lavorano a fianco gli uni agli altri,
cosicché avere un bus di campo unico per entrambi comporta
un notevole risparmio sui costi. All’interno di questo settore
specifico vengono dunque utilizzati principalmente bus di cam-
po quali Fieldbus Foundation e Profibus PA.
Come nei restanti settori industriali, inoltre, anche nel processo
la comunicazione wireless sta diventando sempre più diffusa e
importante. Partendo da questo presupposto HART Versione 7
definisce il wireless come la nuova tecnologia di trasferimento
dati per l’automazione di processo, con WirelessHART.
Nel settore dell’industrial manufacturing si prediligono inve-
ce integrazione e rapidità. Dai costruttori di macchine e dalla
relativa filiera giungono quotidianamente richieste di applica-
zioni e soluzioni relative a bus di campo tradizionali e sistemi
innovativi basati sul trasferimento di informazioni in industrial
Ethernet.
Infatti le esigenze comuni di questo settore comprendono la
costante ricerca di razionalizzazione dei cablaggi, la riduzione
degli ingombri occupati dalle macchine stesse, la versatilità di
comunicazione tra parti di macchine e sistemi ERP di livello
superiore. Nella proposta di bus di campo attuali e di nuova ge-
nerazione diviene dunque fondamentale fornire loro proposte
sempre più performanti, compatte e di design ricercato oltre
che architetture sempre più integrabili. In questo ambito sono
Fig. 3 – Sistema Axioline (Phoenix Contact)