LUGLIO-AGOSTO 2013
AUTOMAZIONE OGGI 365
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AO
Tutorial
cellare le proposte esistenti, ma (si
spera) armonizzare le varie specifiche
disponibili. Infine, ITU-T sta lavorando
alla G.hnem, uno standard Nbplc ba-
sato sulla modulazione Ofdm che rag-
giunge una velocità di trasferimento
pari a 101,3 kbps nella banda Cenelec
e 821,1 kbps sfruttando tutta la banda
FCC.
L’integrazione di meter
Modbus su Prime
Lo studio qui presentato è stato imple-
mentato al fine di verificare la fattibilità
e le prestazioni di un sistema dove dei
meter esistenti con interfaccia Modbus
vengono integrati tra loro usando la
PowerLine Communication.
L’idea di base è di incapsulare un pac-
chetto Modbus che trasporta i dati di
misura all’interno di un messaggio
Prime e verificare se le prestazioni (per
esempio le latenze) sono sufficienti
per soddisfare le esigenze industriali.
Prime è stato scelto per lo sviluppo di
questo studio per il suo transfer rate
elevato (fino a 141 kbps) e la reale
disponibilità di dispositivi conformi.
Il progetto Prime è stato originaria-
mente lanciato da Iberdrola, che istitui-
sce quattro gruppi di lavoro su: PHY (Physical) e MAC (Medium
Access Control), gli strati superiori e le prove di distribuzione e
di campo. Prime standardizza gli strati PHY e MAC e offre uno
strato di convergenza per i protocolli di rete noti, come IPv4
o IPv6. Il livello di applicazione non è definito e deve essere
sviluppata dagli utenti. Come già detto, il livello fisico sfrutta la
modulazione Ofdm, consentendo una buona reiezione delle
interferenze (figura 1).
Per l’implementazione della comunicazione Prime è stato
scelto un approccio a scatola nera, molto efficace visto la na-
tura prototipale del sistema. Il modem Prime utilizzato è inter-
facciabile tramite RS232 trasmettendo i dati ricevuti su questa
interfaccia in un frame PHY Prime. Quindi, è stato allestito un
banco di prova (figura
2). Un sistema a micro-
controllore PIC gesti-
sce la comunicazione
master Modbus, inclusi
la macchina a stati e
l’incapsulamento dei
messaggi all’interno di
un messaggio di ge-
stione per il modem
Prime (la RS232 è stata
impostata a 57 kbaud/s
e la modulazione è
Dbpsk a 23,5 kbps).
Gli strumenti Modbus
sono anch’essi inter-
facciati attraverso un
sistema a microprocessore che funge da semplice gateway. Il
coordinamento dell’accesso al mezzo condiviso, ossia la linea
elettrica, è gestito tramite l’approccio master-slave del pro-
tocollo Modbus, evitando così collisioni anche in presenza di
più slave. Naturalmente, il mezzo viene gestito in half-duplex.
Come indice prestazionale è stato considerato il tempo di an-
data e ritorno di varie richieste consecutive (N=1.000) sia in
lettura che in scrittura. La misurazione di tale tempo è stata
fatta con un counter di precisione fornito da Agilent. Per tutti
i quattro nodi slave nella rete il tempo medio di andata e ri-
torno è di circa 64 ms con una deviazione standard nell’ordine
di alcune decine di microsecondi. Tale ritardo è ampiamente
compatibile con la maggior parte degli scenari applicativi in
cui è necessario realizzare del metering distribuito, per esem-
pio sarebbe possibile accedere ai dati di 16 misuratori Modbus
in circa 1 secondo.
Utili sinergie
In conclusione, lo studio ha evidenziato come la PowerLine
Communication possa essere vantaggiosamente utilizzata per
veicolare i dati di misura provenienti da dei misuratori per la
valutazione della qualità dell’energia in ambiente industriale.
I vantaggi possono essere ulteriormente moltiplicati se la Po-
werLine Comunication viene usata come canale di trasporto
di altri protocolli già presenti in ambito industriale, perché si
potrebbero applicare sensibili riduzioni di costo.
Fig. 1 - Schema a blocchi del trasmettitore Prime a livello
fisico
Fig. 2 - Banco di prova allestito per l’esperimento di
implementazione con Modbus
Fonte: www.buildipedia.com
