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56 • maggio • 2015

mazioni di gestione dalle varie aree dell’azienda e

gestisce l’intero sistema di automazione. Questo

livello gestisce gli scambi informativi con l’esterno

attraverso reti geografiche (Wan) o collegamenti

internet.

Le reti del livello intermedio (control-level) col-

legano dispositivi di controllo e monitoraggio e

vengono usate per connessioni paritetiche tra

controllori (Plc, sistemi di controllo distribuito

Dcs, interfacce uomo macchina Hmi), archivia-

zione storica di dati e sistemi di supervisione.

Tali reti, quando non basate (come in passato)

su standard Ethernet e IP, necessitano di router

o gateway per tradurre i protocolli specifici delle

applicazioni in protocollo Ethernet, introducendo

limiti funzionali e di banda.

Il livello più basso delle reti di comunicazione in

ambito industriale, detto field-level (o device-level),

comprende dispositivi quali sensori e attuatori, e

ha il compito di trasmettere e ricevere dati tra il

processo tecnico e i dispositivi più o meno com-

plessi di input (trasduttori/sensori quali flussime-

tri, manometri, termometri , sistemi di visione e

così via) e di output (attuatori quali elettrovalvo-

le, robot, motori e così via) operanti direttamente

sull’impianto e sul prodotto in fase di fabbricazio-

ne. I dati possono essere sia digitali sia analogici, e

i valori misurati possono essere resi disponibili per

un periodo più o meno lungo.

Storicamente le comunicazioni industriali per

questo livello sono state sviluppate su interfacce

seriali originariamente create da alcune azien-

de e poi divenute degli standard. Queste soluzio-

ni, ampiamente usate negli ultimi quarant’anni,

comprendono gli standard seriali Rs232C, Rs422 e

Rs485, ai quali si sono affiancate soluzioni di comu-

nicazione standard IEEE488 basate su interfacce

parallele (con cavi multipli). Un altro protocollo

comunemente usato con porte Pc seriali (usando

un adattatore elettrico per la conversione fisica dei

segnali) che ha trovato largo impiego nella stru-

mentazione di controllo di processo è il protocollo

HART (Highway Addressable Remote Transdu-

cer), basato su una rete ibrida che addiziona un

segnale digitale al tipico segnale analogico del loop

4-20 mA. Questi metodi di comunicazione, la mag-

gior parte dei quali punto-punto, largamente usati

fin dagli anni ‘80, si sono evoluti negli ultimi decen-

ni nei in bus di campo (fieldbus) per ridurre i costi

di connettività e ottenere una migliore qualità di

trasmissione.

Fieldbus

Le reti industriali tipicamente implementano pro-

tocolli fieldbus per connettere in modo affidabile e

controllare in tempo reale strumenti e macchinari

di un impianto, collegando dispositivi intelligenti

che lavorano in modo cooperativo in una modalità

distribuita e con tempistiche critiche.

I fieldbus sono basati su protocolli di comunicazio-

ne seriali legacy (simili a RS485 o RS232) e tipica-

mente utilizzano trasmissioni cicliche a intervalli

regolari di messaggi di ridotte dimensioni.

I protocolli utilizzati per far comunicare i diversi

dispositivi nelle applicazioni industriali sono nu-

merosi, e variano in base alle esigenze di comuni-

cazione di ciascuna applicazione: quantità di dati

da trasmettere; numero di dispositivi coinvolti;

caratteristiche dell’ambiente in cui avviene la co-

municazione; vincoli di tempo; criticità dei dati

da inviare; correzione degli errori di trasmissio-

ne. Ciascun fieldbus è caratterizzato, in funzione

dell’applicazione supportata, da specifici protocolli,

cavi e alimentazioni.

I bus di campo sono ancora oggi ampiamente usati,

con una base installata mondiale di apparecchia-

ture fieldbus-enabled molto estesa (dell’ordine di

alcune decine di milioni di dispositivi).

Tra i principali protocolli usati per i fieldbus si

Tabella 1 – Fieldbus industriali più diffusi e relativi

protocolli Industrial Ethernet

Protocolli Seriali

Protocolli Ethernet-Base

CANopen

EtherCAT

CANopen

Ethernet Powerlink

DeviceNet/ControlNet

Ethernet/IP

LonWorks

Lon over Ethernet

Modbus-RTU

Modbus-TCP

PROFIBUS

PROFINET

SERCOS I/II

SERCOS III

VARAN

CC-Link

CC-Link IE

Fieldbus Foundation H1

Fieldbus Foundation HSE