AO_439

COVER STORY ANALOG DEVICES AUTOMAZIONE OGGI 20 | GIUGNO/LUGLIO 2022 AUTOMAZIONE OGGI 439 con altrettanti strumenti in grado di gestire lo standard 10Base-T1L. Questi dispositivi convenzionali possono essere collegati at- traverso moduli di tipo Swio (software con- figurable I/O), mentre gli I/O remoti servono da punto di raccolta per il collegamento al PLC con un uplink Ethernet a 10 Mbps. I moduli di I/O configurabili via software hanno canali modulari riconfigurabili, che consentono loro di lavorare velocemente, facilmente e da remoto senza richiedere complesse revisioni del cablaggio. I canali possono essere configurati come ingressi o uscite, per correnti e tensioni, digitali o analogici. In alcuni casi è necessario che attraverso 10Base-T1L i dispositivi ricevano sia i dati sia l’alimentazione, il che è defi- nito come parte dello standard. La Figura 1 illustra un esempio di una com- binazione di strumenti di campo tradizio- nali, collegati in loop di corrente 4-20 mA e dei nuovi strumenti adatti al 10Base-T1L. Lo standard 10Base-T1L supporta due mo- dalità di ampiezza di segnale, ossia 2,4 V per cavi di lunghezza fino a 1.000 m e 1 V per distanze più brevi, fino a 200 m. At- traverso la modalità con ampiezza da 1 V picco-picco, questa tecnologia può essere utilizzata anche negli ambienti explosion- protected (aree pericolose) e va incontro ai requisiti stringenti sul massimo assor- bimento energetico previsti in questi casi. Un consorzio di industrie ha stilato le spe- cifiche per l’Advanced Physical Layer (APL), costruito sullo standard 10Base-T1L, defi- nendo l’utilizzo intrinsecamente sicuro per l’automazione di processo. Allo stesso modo, Ethernet-APL abilità la transizione verso sistemi di automazione di processo con connessioni field-to-cloud, incluse le aree con ambienti potenzialmente esplo- sivi per le installazioni nelle industrie ali- mentari, farmaceutiche e petrolchimiche. Inoltre, APL definisce anche le classi di ali- mentazione sui singoli doppini intrecciati. Con 10Base-T1L non viene definito un mezzo di trasmissione (cavo) concreto. Vengono specificati solamente i requisiti per la re- turn loss e la perdita di inserzione dei cavi utilizzati. La scelta di questi ultimi ricade sui fieldbus Type A. Questo permette il riutilizzo dei cablaggi Profibus o Foundation Fieldbus preesistenti. Inoltre, 10Base-T1L funziona senza alcun problema con un doppino di conduttori bilanciati su cavi di lunghezza fino a 1.000 m. Tuttavia, in ambienti industriali con rumore elettrico è richiesto un cavo schermato come il Type, usando connettori, morsetti o blocchetti a crimpare. Alcuni chip degli switch 10Base-T1L dispongono di fun- zioni diagnostiche integrate che verificano la qualità del segnale sui cavi. Infine, 10Base- T1L è una tecnologia di comunicazione estremamente robusta, per cui nemmeno l’inversione dei fili genera problemi. Quali sono i vantaggi di 10Base-T1L? I dispositivi tradizionali 4-20 mA con Hart e fieldbus hanno una banda passante dati limitata, solo di pochi kbps. Con 10Base- T1L è possibile raggiungere velocità di 10 Mbps. Questo rende possibile trasmettere non solo i valori di processo, ma anche i parametri addizionali del dispositivo, come le informazioni di configurazione e parame- trizzazione. In futuro attraverso la linea dati sarà possibile effettuare velocemente ag- giornamenti software per sensori sempre più complessi, diagnosticare la rete e ricer- care guasti, come i cortocircuiti sulla linea verso il sensore. Anche la configurazione è più semplice, poiché con 10Base-T1L non sono più necessari gateway e convertitori. Attraverso l’eliminazione dei gateway, il costo e la complessità delle vecchie instal- lazioni risultano notevolmente ridotti e vengono ‘spazzate via’ tutte le isole di dati da essi generate. Per di più, attraverso la linea dati si possono trasferire potenze più elevate. Per esempio, si possono trasmet- tere 500 mW in aree intrinsecamente sicure (aree pericolose) e fino a 60 W in zone non- intrinsecamente sicure. Gli standard Ethernet quali Profinet, Ether- net/IP, Hart-IP, OPC UA o Modbus-TCP e i protocolli IoT come Mqtt possono abilitare il semplice ed efficace collegamento dei di- spositivi di campo al cloud.