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APRILE 2021 AUTOMAZIONE OGGI 429 84 AO TUTORIAL Stefano Cazzani era una volta il telefono. Su una semplice coppia di conduttori in rame intrecciati (il ‘doppino te- lefonico’) si poteva trasmettere un segnale audio in entrambe le direzioni. A 150 anni di distanza dall’invenzione di Antonio Meucci, anche la rete Ethernet si adegua: sarà possibile trasmettere dati contemporanea- mente in entrambe le direzioni usando un semplice doppino. Ethernet su singolo doppino L’attuale tecnologia Ethernet è troppo complessa e sovradimensio- nata per molte applicazioni industriali. Gli attuali connettori RJ45 e i cavi Ethernet tradizionali a più doppini, tanto per cominciare, non sono particolarmente adatti per collegare dei semplici sensori a livello di campo. L’incapsulamento e il cablaggio fino al sensore è complesso, costoso e spesso non fattibile semplicemente per ra- gioni di spazio. A ciò si aggiunge la necessità di un cablaggio a due o quattro coppie e la lunghezzamassima del cavo di 100mprevista dagli standard più comuni. Soprattutto per applicazioni nel settore del trasporto dei mate- riali o della logistica di magazzino, questa lunghezza massima è troppo corta. Uno standard Ethernet semplificato, che deliberata- mente non raggiunge le alte velocità di trasmissione dati tipiche del mondo IT, ma che combina invece lunghezze massime dei cavi elevate con un design compatto e un sistema di cablaggio sem- plice e robusto, fornisce un’ottima soluzione alternativa. È così che nasce la soluzione commercialmente chiamata Single Pair Ether- net, o semplicemente SPE. Una famiglia di standard da 10 Mbps a 1 Gbps Le proprietà fisiche e le velocità di trasmissione dei collegamenti Single Pair Ethernet sono definite a livello internazionale dai co- mitati di standardizzazione Ieee. Lo standard SPE suscita grande interesse nella tecnologia dell’automazione perché questa nuova variante di Ethernet soddisfa tutti i requisiti per la comunicazione industriale nel contesto della digitalizzazione totale di macchine e impianti produttivi. Le velocità di trasmissione sono sufficienti anche per trasportare i dati provenienti dai sensori più esigenti in termini di banda: dai 10 Mbps con una lunghezza dei cavi massima C’ Rete veloce e cavi leggeri Con Single Pair Ethernet un semplicissimo doppino permette di realizzare collegamenti Ethernet economici e compatti con sensori e sistemi di automazione di processo e di fabbrica di 1.000 m, fino a 1 Gbps su una lunghezza dei cavi massima di 40 m. Pertanto, anche componenti come scanner e telecamere di ul- tima generazione possono essere integrati in modo coerente nella rete Ethernet di fabbrica, per esempio a scopo di monitoraggio o per rilevare il tipo e la posizione di un componente. I tempi di ri- sposta ottenibili permettono persino di realizzare applicazioni TSN (Time Sensitive Networking) a bassa latenza e a banda garantita. Il sistema di alimentazione e l’interfaccia dati per i sensori possono essere integrati in uno spazio molto piccolo. L’alimentazione elet- trica per le periferiche collegate, inoltre, si può ottenere tramite lo stesso cavo di collegamento Ethernet, come previsto dallo stan- dard di tele-alimentazione Power over Data Line (PoDL), in modo che siano disponibili fino a 60 W sul dispositivo alimentato. Collegamenti 10Base-T1L per l’automazione di processo 10Base-T1L è la sigla del nuovo standard a livello fisico, Ieee 802.3cg-2019, per realizzare reti Ethernet a 10 Mbps utilizzando un semplice doppino comemezzo di trasmissione, anziché i cavi a due o quattro doppini richiesti dai precedenti standard Ethernet. Que- sto nuovo standard ha tutte le potenzialità per trasformare l’indu- stria dell’automazione di processo e di fabbrica, rendendo possibile la sistematica adozione della connettività Ethernet a tutti i livelli e a basso costo, dai dispositivi di campo (sensori e attuatori) alle reti di fabbrica, fino alle connessioni ai gateway di comunicazione verso il cloud. Per sostituire con Ethernet le comunicazioni che avvengono tramite connessioni 4-20 mA o via bus di campo come Foundation Fonte: Analog Devices Grazie ai nuovi standard Single Pair Ethernet, la stessa tipologia di rete può arrivare davvero dappertutto, dai sensori nelle aree pericolose fino ai data center cloud