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Comunicazione negli standard Fieldbus e Industrial Ethernet

2020-11-12

Con lo sviluppo e la complessità delle linee di produzione, aumenta il numero di dispositivi (sensori e attuatori) che ci troviamo a gestire. I processi industriali vengono gestiti da PLC e da ampie reti di connessioni digitali o analogiche. Il più delle volte si tratta di impianti basati su cavi elettrici (in rame) o in fibra ottica. A seconda dell'età dell'infrastruttura, si tratterà di sistemi del tipo FIELDBUS (più vecchi) o ETHERNET (più recenti).

Cavi_e_connettori_FIELDBUS Cavi e connettori FIELDBUS.

In molti stabilimenti è possibile trovare entrambi i tipi di reti di comunicazione. La loro manutenzione ed espansione richiede l'impiego di cavi speciali, rigorosamente progettati per uno specifico protocollo di trasmissione dati. Inoltre, questo cablaggio deve essere scelto in funzione delle condizioni presenti sulla linea di produzione. Il contatto con oli, temperature elevate o la necessità di piegare continuamente il cavo durante il funzionamento, implicano la necessità di dover utilizzare prodotti appositamente predisposti a questo scopo.

Quali sono gli standard di comunicazione Fieldbus?

Sul mercato sono disponibili diverse decine di protocolli di trasmissione FIELDBUS. Tra questi, vale la pena distinguere i tre tipi più comuni.

  • PROFIBUS® DP – uno dei sistemi più popolari, associato all'azienda SIEMENS, tuttavia si tratta di uno standard aperto. Molti produttori offrono dispositivi e accessori compatibili. Presenta una buona scalabilità, consente una vasta gamma di velocità di trasmissione e, di conseguenza, lunghezza di un singolo cavo (fino a 1200m). Presente nella maggior parte dei settori. Sotto il nome di PROFIBUS® PA8 è disponibile anche una versione speciale per l'automazione dei processi (raffinerie, industria chimica).
  • CANopen – standard originariamente sviluppato per i veicoli. Ancora ampiamente utilizzato nel settore automobilistico. È proprio grazie al suo aiuto che le autofficine svolgono la diagnostica informatica del veicolo - anche se nell'industria automobilistica questo standard presenta un utilizzo molto più ampio. Dopo l'estensione del profilo di comunicazione, è stato introdotto nell'automazione industriale, già come CANopen. Viene utilizzato principalmente in Europa, e oltre oceano, grazie all'azienda Rockwell Automation, ha assunto la forma dello standard DeviceNet.
  • Lo standard CC-Link è progettato principalmente per gli utenti di macchinari provenienti dal Giappone e dall'Asia. Presenta una struttura semplice e garantisce una facile integrazione dei componenti di diversi produttori, motivo per cui gode di successo anche tra gli utenti provenienti dall'Europa.

Vale la pena di conoscere alcuni altri sistemi presenti nelle linee di produzione: Actuator Sensor Interface, noto meglio come AS-I, INTERBUS, FOUNDATION Fieldbus, o il popolare Modbus.

Quali sono le migliori tecnologie dell'Ethernet industriale?

Nell'era della cosiddetta Industria 4.0 ha luogo un aumento esponenziale del numero di dispositivi collegati alla rete industriale. La larghezza di banda del sistema FIELDBUS inizia ad essere insufficiente. Pertanto si è rivelato necessario introdurre nuove soluzioni. L'Ethernet tradizionale dell'ufficio non era adatto per le applicazioni industriali, principalmente a causa dei ritardi nella trasmissione del segnale. Questi ritardi possono raggiungere i 500 ms, mentre le linee di produzione in cui vengono gestiti gli azionamenti richiedono ritardi di alcuni millisecondi. In altre parole, bisogna lavorare in tempo reale. All'inizio del XXI secolo sono stati sviluppati meccanismi per consentire tempi di risposta brevi per i sistemi basati sull'infrastruttura ethernet. Si è iniziato a parlare di reti Industrial Ethernet.

Il cablaggio delle reti industriali deve essere resistente non solo alle condizioni ambientali, ma deve proteggere la trasmissione anche dalle interferenze elettromagnetiche. Pertanto, nell'Ethernet Industriale, a differenza di quello per ufficio, vengono utilizzati principalmente cavi schermati o fibre ottiche.

Anche in questo caso sono disponibili diversi standard.

  • PROFINET® è il principale standard aperto di Ethernet industriale in Europa. Consente lo scambio di dati in tempo reale tra dispositivi di controllo e dispositivi presenti nello stabilimento. PROFINET® è il successore del PROFIBUS®.
  • Modbus TCP è un interessante esempio di adattamento del popolare standard FIELDBUS. Il frame di dati Modbus è stato "confezionato" in un frame Ethernet per creare un sistema aperto che ora è diventato uno degli standard nell'automazione dei processi.
  • EtherNET/IP è un sistema di bus industriali utilizzato nei sistemi di controllo e automazione principalmente in America. Uno dei principali vantaggi di questo standard aperto è la facilità di integrazione dei dispositivi esistenti orientati agli oggetti nell'interfaccia seriale RS.
  • CC-Link IE è il principale standard basato su reti Ethernet in Asia, il successore del sistema CC-Link Fieldbus. Viene utilizzato per gestire quantità di dati molto più grandi (rispetto al predecessore).
  • POWERLINK è un'estensione del protocollo aperta e operante in tempo reale della tecnologia Ethernet base. Attualmente è il sistema Ethernet più in voga. Funziona in tempo reale, viene utilizzato nella tecnologia dell'automazione.

Cavi del marchio LAPP per comunicazione Fieldbus e Industrial Ethernet

Cavi_Ethernet_dedicati Cavi dedicati per le reti Ethernet nella versione industriale.

La scelta del cavo giusto per la nostra applicazione può essere difficile. Pertanto vale la pena utilizzare un algoritmo già pronto e rispondere ad alcune domande base. La domanda chiave sarà lo standard di comunicazione. Di seguito presentiamo i passi successivi che permetteranno ai nostri clienti di scegliere il prodotto appropriato. Basta cliccare sulla risposta per accedere al catalogo e scoprire l'offerta TME pertinente.

1.Quale sarà la natura della connessione?

2.Il cavo verrà utilizzato all'esterno, sarà esposto alle radiazioni UV?

3.Quali sostanze chimiche entreranno a contatto con il cavo?

  • Il cavo sarà esposto al contatto con olio:ETHERLINE P
  • Il cavo sarà regolarmente lavato e disinfettato, ad esempio in uno stabilimento alimentare:ETHERLINE ROBUST
  • Il cavo deve essere resistente al contatto con acqua bollente o temperature fino a 100°C:ETHERLINE 105 plus

Cavi LAPP per la comunicazione industriale

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