AO_429

APRILE 2021 AUTOMAZIONE OGGI 429 85 Fieldbus o Profibus PA, nelle applicazioni di automazione di pro- cesso, sia l’alimentazione che i dati devono essere forniti ai sensori o agli attuatori tramite un singolo cavo schermato a coppia ritorta singola. Il cablaggio a singolo doppino ha il vantaggio di essere più economico, più piccolo e più facile da installare rispetto a un cablaggio tradizionale multi-cavo. La distanza tra i dispositivi a livello di campo nelle applicazioni di automazione di processo è sempre stata una barriera significativa da superare con le attuali tecnologie di livello fisico Industrial Ether- net, che sono limitate a tratte con lunghezza massima di 100 m. Con le distanze fino a 1 km, tipicamente richieste nelle applicazioni di automazione di processo, oltre alla necessità di utilizzare dispo- sitivi di campo a bassissima potenza e robusti, adatti ad applica- zioni in zona 0 (intrinsecamente sicure), era necessario un nuovo approccio per adottare una tecnologia di collegamento Ethernet a livello fisico. Lo standard 10Base-T1L è il risultato di questo nuovo approccio. La caratteristica distintiva dello standard 10Base-T1L è uno schema di comunicazione punto-punto di tipo full duplex, con livelli di segnale bilanciati in continua e modulazione PAM 3, con velocità di simbolo di 7,5 MB e codifica 4B3T. Lo standard supporta due classi di ampiezza del segnale trasmesso: 2,4 V picco-picco fino a 1.000 m di cavo e 1 V picco-picco per i collegamenti a distanza Trasmissione full-duplex su una sola coppia Per poter trasmettere contemporaneamente due segnali sovrapposti, che viaggiano in direzioni opposte sullo stessa coppia di cavi senza che interferiscano tra loro, gli standard Single Pair Ethernet sfruttano due elementi fondamentali: la ‘forchetta telefonica’ e il ‘cancellatore d’eco’. La forchetta telefonica, o trasformatore ibrido (‘hybrid’ in inglese), è lo stesso circuito originariamente utilizzato nelle cornette dei telefoni per impedire che la voce captata dal microfono finisse nell’altoparlante della cornetta di chi parla. In pratica, in un circuito bidirezionale perfettamente bilanciato, il segnale emesso dal trasmettitore passa attraverso la forchetta e va verso la linea di trasmissione, senza rientrare verso il ricevitore locale. Nella versione moderna della ‘cornetta’ che viene utilizzata dai ricetrasmettitori Single Pair Ethernet, un circuito cancellatore d’eco, realizzato tipicamente tramite l’elaborazione numerica dei segnali, permette di eliminare le inevitabili imperfezioni e sbilanciamenti dei circuiti e del mezzo di trasmissione, per separare perfettamente i segnali che viaggiano nelle due direzioni senza farli interferire in ricezione. Utilizzando il principio della forchetta telefonica e della cancellazione d’eco, i segnali sovrapposti nelle due direzioni sullo stesso cavo vengono separati e resi indipendenti Fonte: Rosenberger Connettori schermati per Single Pair Ethernet con grado di protezione IP20 e IP67 ridotta. La modalità di ampiezza con livello di 1 V picco-picco signi- fica che questa nuova tecnologia di livello fisico può anche essere usata nell’ambiente dei sistemi a prova di esplosione (Ex-proof) e soddisfare le severe restrizioni di energia massima. Consente di ottenere una lunga distanza di trasmissione su tecnologia a 2 fili con il trasporto di alimentazione e dati su un singolo cavo a coppie intrecciate e appartiene alla famiglia degli standard SPE (Single Pair Ethernet). Lo standard 10Base-T1L permette di sfruttare un’eroga- zione di potenza significativamente più alta ai dispositivi di campo; fino a 500 mW in applicazioni in zona 0 (intrinsecamente sicure) rispetto ai soli circa 36 mW che si possono ottenere con dispositivi con interfaccia da 4-20mA. Nelle applicazioni non intrinsecamente sicure, poi, è possibile fornire fino a 60 W di potenza a seconda del cavo utilizzato. Con una potenza significativamente maggiore di- sponibile nei punti periferici della rete è possibile utilizzare nuovi dispositivi di campo con caratteristiche e funzioni migliorate, per- ché le limitazioni di potenza imposte dalle interfacce da 4-20 mA e dai bus di campo tradizionali non sono più applicabili. Grazie alla maggior disponibilità di potenza elettrica, per esempio, un sen- sore intelligente può effettuare misure con prestazioni più elevate, o effettuare localmente elaborazioni più avanzate sui dati raccolti. Alcune tipologie di connettori per cablaggi Single Pair Ethernet in ambiente industriale Fonte: SPE System Alliance Fonte: Texas-Instruments