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Automazione e Strumentazione n Settembre 2024 Approfondimenti 33 COVER STORY aumenti di produttività e dai minori tassi di difettosità dei prodotti, tutto ciò che è in grado di ridurre gli esborsi di capitale contribuirà verosimilmente ad accelerare l’adozione delle tecnologie per l’Industria 4.0. Una possibile soluzione prevede l’utilizzo di una tecnologia di comunicazione Ethernet collaudata, accessibile e relativamente economica come base per la rete IIoT di un’azienda. Ethernet per il mondo industriale Essendo l’opzione di rete cablata più diffusa su scala mondiale, Ethernet assicura un ottimo supporto per i fornitori e l’interoperabilità della proprietà intellettuale. Oltre a ciò, è possibile utilizzare un solo set di cavi per trasportare sia i dati sia la corrente per alimentare i sensori, gli azionamenti e le telecamere collegate. La tecnologia Ethernet industriale, dotata di connettori e cavi robusti, è basata sulla versione di Ethernet sviluppata per il mercato consumer e mette a disposizione una tecnologia collaudata e matura per l’automazione industriale. La tec- nologia Ethernet industriale non solo consente il trasporto di informazioni di primaria impor- tanza, ma permette anche a un supervisore remoto di accedere in maniera estremamente semplice ad apparecchiature, PLC e controllori presenti in uno stabilimento. A questo punto, è utile sottolineare che il proto- collo Ethernet standard è soggetto alla perdita di pacchetti, il che comporta un incremento della latenza. Per questo motivo, risulta inadatto all’u- tilizzo in linee di assemblaggio sincronizzate che operano a elevata velocità. Per ovviare a questa vulnerabilità del protocollo standard, l’hardware per Ethernet industriale è abbinato a protocolli industriali deterministici e a bassa latenza, tra cui Ethernet/IP, ModbusTCP e Profinet. Le installazioni di Ethernet industriale utiliz- zano versioni rinforzate di cavi standard CAT 5e e, nel caso di Gigabit Ethernet certificato, cavi CAT 6 . Qualità del segnale Il cavo CAT 5e, per esempio, prevede otto fili raggruppati in quattro coppie di doppini intrec- ciati. L’intreccio permette di limitare l’interfe- renza di segnale (diafonia) tra ciascuna coppia di fili. Una coppia fornisce entrambi i lati di una connessione duplex. Nel caso di sistemi ad alta velocità, come ad esempio Gigabit Ether- net, tutte le quattro coppie vengono utilizzate per il trasporto dei dati. Sistemi con requisiti meno spinti in termini di velocità dati (fino a 100 megabit al secondo) possono funzionare uti- lizzando solo due doppini, lasciando liberi i due restanti per l’alimentazione o i servizi telefonici tradizionali. Soluzioni proprietarie per colmare il divario Uno degli svantaggi legati all’impiego di cavi CAT 5e per le installazioni IIoT è rappresentato dal fatto che risultano sovradimensionati per molti dei compiti che sono chiamati a svolgere. Mentre una rete Ethernet ad alta velocità rappre- senta la soluzione ideale quando si devono pro- grammare le macchine utensili mediante sistemi CAD, non è sicuramente necessaria nel caso di un sensore che misura la velocità di un nastro trasportatore. A tal proposito, è utile ricordare che gran parte delle applicazioni IIoT basate su tecnologia Ethernet è utilizzata per acquisire modeste quantità di informazioni dai sensori per ottimizzare il processo di produzione. Ciò potrebbe significare un esborso economico significativo per l’acquisto di chilometri di cavi con caratteristiche che non verranno mai uti- lizzate. In un settore particolarmente attento ai costi come quello industriale, si tende a evitare tali sprechi ricorrendo ad alternative più eco- nomiche. Al posto di investire in cavi costosi, i produttori hanno rivolto la propria attenzione ai bus di campo proprietari , un’alternativa deci- samente meno costosa, per collegare sensori e sistemi che non richiedono tutte le funzionalità di Ethernet. Tipicamente utilizzati per applica- zioni quali la strumentazione industriale e gli I/O remoti, questi bus di campo richiedono cavi lunghi al massimo un chilometro e sono carat- terizzati da velocità effettive di trasferimento Per i progettisti industriali, la scelta dei metodi di connessione adatti è fondamentale per il buon esito di qualsiasi progetto (fonte: Mouser Electronics)