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MAGGIO 2019 AUTOMAZIONE OGGI 414 146 AO EDGE COMPUTING Per soddisfare l’esigenza di elevata affidabilità solitamente richiesta dai sistemi IIoT, una rete Ethernet garantisce collegamenti (cablati) caratterizzati da un livello di robustezza ben superiore rispetto a quello offerto dalle reti wireless, solitamente impiegate per tra- smettere i dati nelle applicazioni IoT. Naturalmente esistono altre opzioni disponibili, come le reti KNX, che utilizzano un doppino in rame intrecciato e sono caratterizzate da velocità di trasmissione in- feriori. Solitamente è presente un gateway che controlla altri dispo- sitivi periferici e trasmette informazioni verso il cloud. Tra i numerosi esempi di protocolli utilizzati per soddisfare i requisiti delle applica- zioni di automazione e controllo industriali si possono segnalare Profinet ed Ethercat. Ethernet è in grado di supportare velocità di trasferimento dati fino a 100 Gbps. Le reti wireless, alle quali i nodi periferici IIoT o i gateway devono comunque essere colle- gati, sono disponibili con un’ampia varietà di protocolli. La scelta di quale di questi adot- tare dipende da numerosi requisiti e in par- ticolar modo dalla distanza di trasmissione. Altre considerazioni riguardano la topolo- gia della rete stessa, come è configurata e il power budget (bilancio di potenza) dell’ap- plicazione. I protocolli spaziano da quelli per trasmissioni a corto raggio, come Bluetooth o Rfid per reti personali, a quelli per appli- cazioni a medio raggio, per esempio wi-fi nel caso sia richiesta la copertura di un’area più vasta, fino ad arrivare ai protocolli per reti Wan basati su tecnologie cellulari come NB (NarrowBand)-IoT e LTE-M di seconda generazione a ridotta ampiezza di banda. Tante alternative disponibili I nodi IIoT sono necessari per espletare compiti di rilevamento, azio- namento e comunicazione. Lato cloud tutto potrebbe essere di na- tura digitale, mentre lato gateway, ovvero quello che si affaccia sul mondo reale, vi possono essere componenti di diversa natura e di differenti generazioni. Il gateway, dal canto suo, potrebbe trovarsi a gestire una combinazione di componenti, con funzionalità analogi- che e a segnali misti, spesso integrate nel medesimo chip. Un gateway che deve soddisfare requisiti di elaborazione in real- time può ricorrere a un sistema operativo specializzato come Linux, progettato per l’uso con sistemi em- bedded. Altri dispositivi presenti in periferia potrebbero invece ricorrere a un sistema operativo realtime con un numero più limitato di risorse, come Keil RTX di ARM o FreeRtos. Oltre ai requisiti in termini di fun- zionalità, la scelta del sistema ope- rativo dipenderà dalla disponibilità di risorse nel dispositivo. L’hardware usato deve spesso fare i conti con vin- coli severi in termini di costo, ingombri e budget di potenza. Da quanto esposto, potrebbe sembrare che le alternative a dispo- sizione siano quasi illimitate, non bisogna però dimenticare che esiste un gran numero di requisiti molto differenti da tenere in con- siderazione. Sul mercato sono disponibili moduli standard con fun- zionalità di comunicazione miste e funzionalità a segnali misti per l’interfacciamento con sensori e azionamenti: ciò può portare all’im- plementazione di soluzioni ingombranti, che non rappresentano la risposta migliore per soddisfare i requisiti richiesti e non risultano efficaci come previsto. Laddove è richiesta una combinazione di componenti analogici e a segnale misto, potrebbe essere preferibile optare per un progetto basato su SoC (System-on-Chip), come quelli messi a disposizione da S3 Semiconductors. La società può integrare un AFE (Analog Front-End) con algoritmi di calibrazione e compensazione, funzio- nalità di controllo, protocolli di comunicazione, risorse di sicurezza e software sotto forma di un singolo chip realizzato ad hoc per sod- disfare i requisiti specifici dell’applicazione. Una soluzione di questo tipo permetterà agli utenti di ridurre fino all’80% il costo della BOM e fino al 75% i consumi e gli ingombri sulla scheda PCB. In altre parole, consentirà di conseguire quel vantaggio competitivo neces- sario per guadagnare la supremazia alla periferia della rete. • S3 Semiconductors www.s3semi.com La piattaforma SmartEdge di S3 Semiconductors offre prestazioni ottimizzate a costi competitivi S3 Semiconductors è in grado di offrire soluzioni realizzate ad hoc per soddisfare i requisiti specifici dell’applicazione del cliente Foto tratta da Shutterstock