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TSN |

HARDWARE

alla possibilità di gestire simultaneamente

numerose tipologie di traffico.

Fattori che hanno favorito la crescita di TSN

Prima che Ethernet diventasse un punto fer-

mo per l’automazione industriale, i bus di

campo seriali erano il meccanismo utilizzato

per assicurare il determinismo di applicazio-

ni che dovevano trasportare dati real time

in ambienti spesso particolarmente gravosi.

Le soluzioni di tipo legacy, come ad esempio

PROFIBUS e CAN, soffrono di parecchie li-

mitazioni, come ad esempio ampiezza di ban-

da massima relativamente ristretta e inte-

grazione scarsa (o assente) con i sistemi IT

aziendali ma, a differenza di Ethernet stan-

dard che non ha subito modifiche, essi garan-

tiscono affidabilità e determinismo. Queste

due caratteristiche ne hanno favorito l’ado-

zione e la diffusione nell’industria dell’auto-

mazione.

Determinismo ed Ethernet: la lezione di PROFI-

BUS e PROFINET

Il protocollo PROFIBUS (che lo scorso anno,

con una percentuale del 67%, deteneva la più

larga quota di mercato tra tutti i nodi indu-

striali

[3]

) adotta una metodologia master-sla-

ve a livello data link e prevede un doppino

RS485, fibra ottica o persino la tecnologia

MBP (Manchester Bus Power) a livello fisi-

[4]

. Il livello applicativo può contenere pa-

recchi possibili tipi PROFIBUS, che coprono

l’automazione di processo (PROFIBUS PA) e

i collegamenti tra azionamenti, sensori e di-

spositivi slave (PROFIBUS DP).

Complessivamente questo insieme di tecnolo-

gie all’interno del modello OSI standard può

supportare molti tipi di messaggi – scambio

di dati di tipo ciclico e aciclico, messaggistica

isocrona e allarmi – come pure comunicazio-

ni di tipo deterministico. Nello stesso tempo,

PROFIBUS non è stato ideato per supporta-

re Ethernet o TCP/IP (che d’altra parte sono

i bocchi base per tutte le applicazioni IIoT),

ragion per cui si è resa necessaria la creazio-

ne di PROFINET

[5]

, un protocollo basato su

Industrial Ethernet. A differenza di Ether-

net utilizzato in ambiente office, PROFINET

può supportare un traffico sia standard sia

real-time, evitando di ricorrere al TCP/IP per

gestire in maniera deterministica carichi di

lavoro particolarmente onerosi. L’esempio

appena riportato relativo a PROFIBUS/PRO-

FINET permette di evidenziare alcuni ele-

menti importanti: la crescente necessità di

assicurare il determinismo nelle applicazioni

Industrial Ethernet e la continua crescita, in

termini di volume e di distanza, del traffico

che le reti basate su Ethernet si trovano a

dover gestire a causa della diffusione delle

applicazioni IIoT.

Nonostante indubbi vantaggi in termini, ad

esempio, di ampiezza di banda, Ethernet è

“più rumorosa” rispetto a un bus di campo,

a causa delle differenti tipologie dei dati che

transitano sui suoi cavi, ragion per cui sareb-

be opportuno ricorrere a ulteriori standard

IEEE 802 e a meccanismi come PriorityChan-

nel per garantire le prestazioni richieste in

ambito industriale, con particolare riferimen-

to alle applicazioni IIoT.

Alla ricerca della convergenza

Su una connessione Ethernet oltre ai dati di

automazione, spesso viaggiano parecchi altri

tipi di informazione - HTTP, FTP, diagnosti-

ca e così via.

A causa della progressiva diffusione delle

applicazioni IIoT, questo specifico problema

è destinato a rivestire un’importanza sem-

pre maggiore in quanto sulla medesima reta

transiteranno ulteriori dati provenienti da

applicazioni complesse quali visione artificia-

le, controllo di processo e reti veicolari.

Le organizzazioni che operano nei vari mer-

EMBEDDED

60 • MAGGIO • 2016

Tra tutti i nodi industriali, PROFIBUS nel 2015

deteneva la quota di mercato più significativa