AS_03_2020

RETI INDUSTRIALI speciale Automazione e Strumentazione Aprile 2020 75 tecnologie wireless sono normalmente utilizzate dai costruttori di macchine e dai system integrator per realizzare architetture di automazione flessi- bili, ridurre i cablaggi, offrire soluzioni di connet- tività e accesso remoto. Di crescente rilievo sono le reti a basso assor- bimento LPWAN (Low Power Wide Area Network) e in particolare quelle 6LoWPAN basate sul protocollo internet IPv6 che risponde innanzitutto al problema dello spazio d’indi- rizzamento. IPv6 prevede 3,4x1038 indirizzi possibili ed è quindi in grado di supportare miliardi di host, scongiurando quindi il pericolo di esaurirne la disponibilità. Secondo l’opinione di molti esperti a contribuire in misura signifi- cativa alla diffusione del mondo wireless indu- striale saranno LoRa (Long Range), NB-IoT (Narrowband IoT) e altre tecnologie di comu- nicazione ad ampio raggio e basso consumo energetico, pensate per consentire uno sviluppo massivo di applicazioni WSN (Wireless Sensor Networks), IIoT (Industrial Internet of Things) e M2M (Machine to Machine). Assistiamo anche ad un aumento delle attività su scala mondiale relativamente alle tecnologie cel- lulari LTE/5G come fattori abilitanti per la pro- duzione intelligente e flessibile nelle fabbriche. Ciò che differenzia 5G dalle reti di precedente generazione è la possibilità di abilitare molteplici servizi a una velocità di collegamento più elevata, tra i quali la connessione tra macchine e sensori. La trasformazione digitale si sta rivelando uno dei principali driver del 5G. La tecnologia 5G inci- derà sensibilmente nelle applicazioni industriali avanzate (robotica, machine learning, piattaforme IoT, soluzioni per il cloud e i big data) per appor- tare maggiore competitività ed efficienza ai pro- cessi di manutenzione e di controllo qualità. I protocolli per la fabbrica integrata Con la crescita dell’IoT, molti operatori hanno iniziato a produrre sensori e sistemi interconnessi sfruttando i protocolli ritenuti più idonei al nuovo concetto di fabbrica integrata. Da un lato il risul- tato di questo fenomeno è stato il proliferare di soluzioni scarsamente interoperabili. Dall’altro si è preso atto che questa trasforma- zione deve tenere conto della convergenza tra il mondo dell’IT (Information Technology) e quello OT (Operational Technology), dove lo scambio di dati e informazioni deve basarsi su tecnologie che favoriscono una migliore con- nettività e interoperabilità a tutti i livelli, fon- damento per la gestione degli asset industriali e delle loro performance. Una soluzione è rappresentata da MQTT (Message Queue Telemetry Transport), proto- collo standard per lo scambio dati lan- ciato da IBM e Cir- rus Link Solutions per le applicazioni in cui è richiesto un basso consumo e dove la banda è limitata. Oggi il protocollo MQTT è alla base della comunicazio- ne nell’IoT sempre più pervasiva tra dispositivi e oggetti di qualsiasi tipologia. Al posto del classi- co modello client/server di HTTP, il protocollo MQTT adotta un meccanismo di pubblicazione e sottoscrizione per scambiare messaggi tramite un apposito ‘message broker’. In questo modo è relativamente semplice configurare una messag- gistica uno-a-molti. In questo contesto anche la tecnologia OP C UA (Unified Architecture) gioca un ruolo chiave. Di base OPC UA consente una comunicazione trasparente e senza soluzione di continuità dal sensore al Cloud, fondendo i mondi IT e OT in una rete unificata. OPC UA è un’architettura service-oriented (SOA) basata su una rete IP e compatibile con IPv4 e IPv6. OPC UA, inoltre, è indipendente dalla piattaforma, dal mezzo di tra- sporto fisico e dal protocollo di trasporto oltre che flessibile in termini di applicazione. La recente introduzione, a cura della OPC Foundation, del Publish Subscribe Standard (PubSub), ha ulteriormente affinato le comunica- zioni fino a livello del singolo sensore, portando evidenti benefici agli integratori di sistema e in diverse nicchie industriali. Lo standard è total- mente integrato con la tecnologia OPC UA e ne permette all’utente l’implementazione fino al più basso livello di produzione di fabbrica, dove sus- sistono controllori sensori e sistemi embedded che richiedono l’ottimizzazione delle comunica- zioni a bassa latenza nelle reti locali. Un altro perfezionamento è OP C su Time Sensitive Networking (TSN). Si tratta di una standardizzazione indipendente e universale, sebbene non ancora del tutto conclusa. OPC UA over TSN supporterà reti che comprendono decine di migliaia di nodi e beneficiano della larghezza di banda dello standard Ethernet. Anche grandi volumi di dati potranno essere gestiti con facilità. L’introduzione di OPC-UA con Publish Subscribe Standard (PubSub) ha ulteriormente migliorato le possibilità di connettere in modo sicuro macchine, sensori e dispositivi (fonte: Wikimedia Commons)