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43 - ELETTRONICA OGGI 496 - SETTEMBRE 2021 COMM INDUSTRIAL NETWORK Costruire una rete Industrial Ethernet In ambienti a basso rumore elettrico, potrebbero essere accettabili cavi a doppino intrecciato non schermati (UTP). Tuttavia, i dispositivi industriali come i saldatori ad arco o le apparecchiature elettriche come i relè di commutazione, gli azionamenti in c.a. o i solenoidi possono causare interfe- renze e interruzione dei dati con l’utilizzo di cavi non scher- mati. In caso di dubbio, il progettista dovrebbe andare sul sicuro e utilizzare un cavo schermato per evitare potenzia- li e costosi errori di sistema in un secondo momento. Con la crescita delle fabbriche, è prassi comune utilizzare per i cavi di controllo e di alimentazione i condotti che in prece- denza erano dedicati alle comunicazioni Ethernet. Ciò po- trebbe danneggiare i dati se era specificato in origine l’uso di cavi Ethernet non schermati. Un design a doppia schermatura, che utilizza sia la lamina che la treccia in rame, è la soluzione più efficace per pre- venire il danneggiamento dei dati. Per garantire il corret- to funzionamento della schermatura, il tecnico deve anche utilizzare connettori schermati e terminare la schermatura a terra. Se una schermatura rimane non terminata, può in realtà aggravare i problemi di interferenza, perché agirebbe da antenna. Anche con cavi schermati i segnali si degradano su lunghe tratte. I cavi con conduttori solidi hanno prestazioni migliori e possono essere utilizzati per distanze fino a 100 metri, ma sono più soggetti a danni da flessione o torsione. I cavi a trefoli gestiscono meglio i fenomeni di torsione e flessione, ma non dovrebbero essere usati per lunghezze superiori a 85 m (Fig. 1). Durante la configurazione della rete, il raggio minimo di cur- vatura statica è quattro volte il diametro esterno del cavo (D.E.). Questo vale per cavi a trefoli o pieni, schermati o non schermati. Nei casi in cui è richiesta la flessione, non si de- vono utilizzare cavi a conduttori solidi. Le schede tecniche dei cavi a trefoli specificano tipicamente i cicli di flessione massima, di solito compresi tra 1 e 10 milioni, a seconda del raggio di curvatura. I cavi devono essere fissati con fascette serracavo che non devono essere strette troppo, al fine di permettere ai cavi di muoversi liberamente dentro la fascetta. Un serraggio ecces- sivo creerà punti di sollecitazione, che possono guastare il conduttore. I cavi devono anche essere laschi all’interno del- le fascette quando si raggruppano più cavi. Poiché la maggior parte degli errori di messa in servizio è dovuta al cablaggio sul campo (la manutenzione dei doppini intrecciati e la corretta terminazione della schermatura sono difficili e dispendiose), si consiglia l’uso di connettori stam- pati montati in fabbrica. A prova di futuro Se le reti cablate offrono vantaggi chiave (velocità, integrità del segnale e sicurezza), sono costose da installare e manu- tenere. Il progettista incaricato di specificare la rete dovreb- be quindi pensare al futuro per garantire che l’infrastruttura duri il più a lungo possibile e richieda riparazioni minime. La storia di Ethernet ha visto aumentare inesorabilmente le velocità di rete. In futuro, le reti industriali saranno probabil- mente dominate da infrastrutture ottiche che offrono velocità di 400 Gbps o addirittura nell’ordine dei terabit al secondo (Tbps). Per le odierne installazioni con fili in rame, l’accurata selezione di cavi e connettori a doppino intrecciato di alta qualità dovrebbe consentire alla rete di poter supportare non solo alle attuali velocità di 1 Gbps, ma anche alle future con- nessioni a 10 Gbps (Tab. 1). Anche le reti di fabbrica stanno iniziando a sfruttare i vantag- gi di PoE, una tecnologia che utilizza il cablaggio Ethernet per Tab. 1 – Velocità dei cavi Ethernet e la relativa frequenza operativa Ethernet, generalmente proporzionale al throughput (Fonte: Digi-Key Electronics) Fig. 1 – I cavi Ethernet a conduttore solido dovrebbero limitarsi a 100 m di lunghezza, mentre le versioni a trefoli dovrebbero limitarsi a 85 m (Fonte: Amphenol)