Comunicazioni dati sicure e coerenti nella linea di produzione di Industria 4.0

L’iniziativa trasversale tra i produttori SmartFactoryKL (Fabbrica Intelligente) ha presentato alla scorsa Hannover Messe una linea di produzione completa, basata sull’approccio Industria 4.0, che offre flessibilità ed efficienza ottimali. Il suo componente centrale è il modulo di connessione sicura di Belden, che permette comunicazioni dati protette e coerenti.

Si prevede che Industria 4.0 cambierà il mondo produttivo in modo almeno altrettanto intenso delle tre rivoluzioni industriali che lo hanno preceduto sotto l’impulso, rispettivamente, dell’introduzione della macchina a vapore, dei nastri trasportatori e della microelettronica. Infatti si prevede che i processi produttivi verranno completamente rivoluzionati nel futuro: si passerà da un approccio centralizzato ad uno decentralizzato, che renderà tutti i processi significativamente più dinamici. Questo richiederà macchine e componenti intelligenti, come i sensori e gli attuatori e ciò comporterà un aumento drastico nei volumi di dati in tutti i livelli delle reti di automazione. Per di più, moduli realizzati da diversi produttori dovranno essere in grado di operare tra loro in modo trasparente all’interno di sistemi complessi.

La dimostrazione che questa non sia una semplice utopia è data dalla linea di produzione “intelligente”, realizzata da almeno dodici partner molto prestigiosi nel settore dell’automazione, sotto l’ombrello dell’iniziativa SmartFactoryKL.

Grazie a processi di produzione controllati centralmente, il layout di questa linea produttiva può essere cambiato e possono essere aggiunti nuovi moduli in pochi minuti, mentre la produzione continua senza interruzioni. Questo permette di realizzare prodotti su misura agli stessi costi sia che si tratti di produzione di massa o di lotti di un solo pezzo. Per rendere questo possibile, tuttavia, occorre trasferire grandi volumi di dati in tempo reale, connettendo utenti multipli, protetti in modo affidabile da attacchi di rete. Questo pone esigenze completamente nuove per le prestazioni e l’efficienza della comunicazione di dati.

Perfetta interazione

Belden ha sviluppato a questo scopo un modulo di sicurezza di connessione basato su sistemi e componenti collaudati nel settore industriale con i suoi marchi Hirschmann e Lumberg Automation. Esso incorpora un firewall multiporta, un modulo I/O attivo, cavi e connettori, con un software di gestione della rete.

Il sistema decentralizzato LioN-Link a marchio Lumberg

Questo modulo permette ai sensori e agli attuatori di essere collegati in modo affidabile e integrati a livello di controllo. Inoltre, il modulo garantisce una sicurezza dati ottimale ed il massimo della trasparenza della rete, dunque un’eccellente comunicazione dati. Il modulo supporta anche dispositivi di altri produttori, oltre a tutti i protocolli di Ethernet Industriale e ai bus di campo utilizzati in tutto il mondo.

Come funziona il modulo di sicurezza industriale? I cavi e i connettori sono ideali per praticamente ogni scenario applicativo, grazie alla loro robusta concezione e garantiscono trasmissioni affidabili di dati tra i diversi componenti elettronici – dalla gestione, al controllo, al livello campo. Gli attuatori e i sensori sono integrati a livello di controllo attraverso dei moduli I/O gestibili nel sistema decentralizzato LioN-Link. Questo sistema, che può essere usato per creare delle topologie di linea di lunghezza fino a 100 metri, consiste in moduli accoppiatori bus, che funzionano come interfaccia per il protocollo di comunicazione di livello superiore e in moduli I/O indipendenti. Questi accoppiatori bus facilmente sostituibili sono disponibili per Ethernet e relativi protocolli, come Profinet, ma anche per bus di campo come Profibus, DeviceNet e CANopen. Questa flessibilità permette di fare facilmente l’upgrade o il retrofit di macchine e sistemi esistenti.

Inoltre, con il sistema LioN-Link possono essere trasferite e valutate una grande quantità di informazioni. Tra queste, per esempio, messaggi di stato sul livello di contaminazione di sensori e attuatori, la loro temperatura di funzionamento o il numero di cicli di switching.Sicurezza dati ottimale

Il firewall Eagle30 a marchio Hirschmann

Un firewall EAGLE30, concepito appositamente per soddisfare requisiti di automazione, fornisce una protezione completa della rete. Questo firewall, serve allo stesso tempo da switch e da router ed ha un guscio metallico senza ventole, raffreddato a convezione e montabile su barra DIN. Due delle sei porte LAN supportano velocità di trasmissione di 1 Gigabit al secondo, basate su ricetrasmettitori ottici SFP. Possono essere impostate diverse zone di sicurezza in ciascuna rete, secondo il concetto di difesa in profondità, grazie agli ampi meccanismi di sicurezza offerti. Questo significa, per esempio, la possibilità di proteggere in modo affidabile le sottoreti, come pure celle di produzione o singoli terminali.

Il software di gestione reti Industrial HiVision permette a tutti i dispositivi abilitati SNMP, come i PLC, i moduli I/O o i pannelli HMI di produttori diversi, di essere configurati e monitorati centralmente. Questo garantisce la massima trasparenza di rete e dunque un’elevata disponibilità nella comunicazione dati. Inoltre, possono essere configurati contemporaneamente centinaia di dispositivi – anche on line. Dal momento che la topologia di rete viene rilevata automaticamente, tutte le linee comprendenti switch e hub non gestiti sono immediatamente “sullo schermo”. Questo significa che lo stato della rete viene sempre visualizzato con precisione, permettendo di identificare rapidamente gli errori.

Conclusioni

Le richieste imposte alla tecnologia di automazione da Industria 4.0 vengono per la prima volta soddisfatte con la linea di produzione dell’iniziativa tecnologica SmartFactoryKL. Il modulo di sicurezza di connessione svolge in questo un ruolo centrale. Ciò si deve al fatto che – grazie al perfetto coordinamento dei collegamenti e della tecnologia di rete – esso soddisfa i requisiti delle strutture di open network e consente l’uso di dispositivi di diversi produttori, che possono essere sostituiti ed estesi rapidamente.

Inoltre, il modulo garantisce la conformità con i più stretti standard di affidabilità, velocità di trasmissione e sicurezza di comunicazione. In breve: prestazioni ottimali e sicurezza per il futuro.

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