OTTOBRE 2013
AUTOMAZIONE OGGI 367
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permette di coprire agevolmente distanze geografiche, poiché
si basa sull’infrastruttura cellulare esistente anche in località
remote, il che la rende di fatto molto adatta ai sistemi Scada.
Una parte enorme della quota di mercato è poi occupata dalle
soluzioni proprietarie, che includono le bande senza licenza,
la gamma di sub-GHz e le altre comunicazioni a lungo raggio.
Queste ultime soluzioni sono popolari nell’industria di pro-
cesso e, come la maggior parte delle soluzioni wireless, non
richiedono alcuna infrastruttura di rete, quindi presentano un
costo minore, che può risultare attraente. Zigbee non sembra
molto diffuso in ambiente industriale, perché più adatto al
residenziale. Per ultime vengono le tecnologie WirelessHart e
ISA100.11a per l’automazione di processo: nonostante si sia
cercato di muoversi verso un unico standard, la mancanza di
convergenza ha impattato sulla loro diffusione… almeno fino
al 2011.
Nel recente rapporto 2013 di IHSmostra però numerose novità.
Più della metà di tutti i dispositivi wireless-enabled per auto-
mazione industriale risulta equipaggiata con Bluetooth o con
la tecnologia Ieee 802.11a/b/g/n. Wlan cresce in modo netto
e diventa ormai un riferimento anche nel mondo industriale.
Balza all’occhio la contrazione delle applicazioni proprietarie e
cellulari, mentre gli standard per il wireless di processo (Wire-
lessHart e ISA100.11) finalmente decollano.
Il wireless può essere un grande valore aggiunto per la rete
di fabbrica, ma non dimentichiamo che quest’ultima è attual-
mente lei stessa in trasformazione e aggiornamento verso solu-
zioni Ethernet e realtime Ethernet (RTE) più moderne.
I punti di forza del wireless
Le tecnologie wireless hanno permesso l’avvento di una nuova
classe di architetture di automazione d’impianto grazie ai si-
gnificativi vantaggi strategici offerti. Fra i vantaggi principali
figura il risparmio sull’installazione: l’installazione di dispositivi
connessi via wireless può essere fino a dieci volte più conve-
niente di quella di una soluzione cablata, offrendo uno start-up
più veloce. Anche i costi di progettazione si riducono notevol-
mente, poiché non si è più vincolati alla posizione di oggetti e
strumenti preesistenti (scatole di derivazione, cabinet, sistemi
di controllo). Riassumendo, i costi ridotti di ingegneria per il ca-
blaggio, installazione e manutenzione, a loro volta combinati
con la maggiore flessibilità sono il motivo principale per la mi-
grazione verso il wireless.
Migliora inoltre la raccolta dati, in quanto è possibile sostituire
tutte le letture manuali guadagnando con il fatto che i risultati
delle misurazioni automatiche sono più accurati, tempestivi e
coerenti. Vi sono poi gli effetti dell’economia di scala: la distri-
buzione di punti aggiuntivi in una rete esistente può essere in-
crementale, includendo i sistemi preesistenti senza necessità di
sostituirli. A questo vanno aggiunti i risparmi operativi. Grazie
infatti alla capillarità con cui è possibile installare (e riposizio-
nare) i dispostivi wireless, è possibile diagnosticare rapidamente
le situazioni anomale in un impianto, gestire i programmi di
manutenzione predittiva e monitorare le attività produttive.
Inoltre, con opportune campagne di misura temporanee si pos-
sono identificare i costosi problemi che portano a uno spreco
di energia o di materie prime. Infine, le operazioni risultano
più sicure in quanto le tecnologie wireless possono ridurre l’e-
sposizione umana ad ambienti pericolosi, quando l’alternativa
era mandare qualcuno a prendere una lettura o azionare ma-
nualmente una valvola… Inoltre, le misurazioni più frequenti
e l’individuazione precoce dei problemi può aiutare a ridurre o
addirittura evitare inconvenienti o incidenti. Purtroppo, nessun
tipo di tecnologia wireless risolve tutti i problemi. Pertanto, al
fine di massimizzare il ritorno sugli investimenti delle reti wi-
reless industriali, le aziende selezionano la migliore tecnologia
per una data applicazione.
Campi di applicazione del wireless
industriale
Fra i campi applicativi in cui il wireless viene più ampiamente
utilizzano spicca quello dell’acquisizione dei dati dagli I/O
(input/output): con il wireless è possibile installare un numero
di sensori maggiore, sia in modo permanente che tempora-
neo, per gestire sistemi complessi o effettuare operazioni di
diagnostica sofisticate, tramite gli apparati di monitoraggio e
controllo da remoto, ottimizzando l’impianto. Il fattore di forma
dei dispositivi wireless generalmente consente un’agevole inte-
grazione con le comuni tecnologie di sensing e i relativi allog-
giamenti standardizzati.
Un altro campo applicativo da considerare è quello della safety,
infatti gli allarmi ambientali e la gestione del personale via wi-
reless consentono una maggiore safety, specialmente in am-
bienti pericolosi e in luoghi in cui l’impianto è vicino ai centri
abitati, potenziando i sistemi di prima risposta, completamente
automatizzati, per limitare l’esposizione umana in caso di un
incidente di rilascio o catastrofico. A livello di security, invece,
con il wireless si possono rilevare intrusioni, gestire il controllo
di accesso, integrare gli allarmi di fumo o fuoco, fare videosor-
veglianza all’interno di una struttura.
Per quanto concerne la mobilità della forza lavoro, la connetti-
vità wireless permette ai lavoratori di accedere alle applicazioni
di misura, acquisizione o supervisione rimanendo in movi-
mento, aumentandone l’efficienza e la produttività. Infine, è
possibile tracciare gli asset e i materiali via wireless. La traccia-
bilità della posizione patrimoniale permette un migliore uti-
lizzo delle risorse, la piena conformità alle normative per l’uso,
lo stoccaggio e il trasporto (per esempio di sostanze chimiche
pericolose). Nota importante: i sistemi ESD (Emergency Shut
Down) vengono ancora realizzati in tecnologia cablata, perché
sono ancora troppo critiche per il wireless.
Bande con licenza e bande senza licenza
Le bande più attraenti sono sicuramente quelle senza licenza,
che non richiedono contratti e bandi/gare per poter essere uti-
lizzate. Fin dal 1985 esistono in Europa, USA e Giappone delle
norme che consentono agli utenti finali di utilizzare le bande
industriali, scientifica e medica (ISM a 902-928 MHz, 2,4-2,4835
GHz, 5,725-5,85 GHz), con livello di potenza fino a 1 W, senza
licenze. Vi sono due metodi di modulazione Spread Spectrum
molto comuni utilizzati in queste bande: Frequency hopping
(Fhss) e Direct spread spectrum (Dsss).
In particolare, le radio Fhss, invece di trasmettere su un ca-
nale spettrale statico, variano in maniera pseudo-casuale la
