Rivista_Fieldbus&Networks_110

FEBBRAIO 2022 FIELDBUS & NETWORKS 32 Fieldbus & Networks eterogeneità dei dispositivi, SPE mira a creare un’infrastruttura di rete il più possibile omogenea, unificata dal protocollo di comunicazione comune e dalla facilità di condivisione dei dati di ogni nodo. SPE: due fili per tutto Il ricorso a un non meglio specificato singolo doppino intrecciato, tipicamente un cavo bifilare con conduttori di sezione compresa tra Awg 26 e Awg 18, che può essere schermato o meno, è una delle semplificazioni più importanti che contrad- distingue i diversi standard SPE. I cavi con conduttori di sezione minore (Awg 26) risultano essere il 75%più sottili e il 60% più leggeri dei cavi Ethernet ‘tradizionali’, che hanno quattro coppie di conduttori di sezione Awg 23. Ne conseguono una riduzione dei costi, maggiore flessibilità del cavo, facilità di cablaggio e più alta densità di cavi per canalina. Ma ancora più importante è che talvolta è possibile riutilizzare il cablaggio pree- sistente di nodi che utilizzano tecnologie di comunicazione legacy. SPE prevede l’erogazione dell’alimentazione dei sensori e degli attuatori attra- verso lo stesso doppino che porta i dati. Lo standard Ieee 802.3bu, Power over Data Lines (PoDL), stabilisce di suo dieci classi di potenza, che vanno da 0,5 W a 60 W, e le versioni più recenti di SPE sono in grado di lavorare con livelli di ten- sione tali da permetterne l’impiego in aree a rischio di esplosione e in applicazioni intrinsecamente sicure. PoDL ha ampliato considerevolmente l’adozione della tec- nologia Ethernet in una molteplicità di ambiti applicativi che includono building automation, domotica, videosorveglianza e monitoraggio. L’anello mancante A fare la differenza per le applicazioni di au- tomazione industriale e controllo di processo sono però le varianti SPE di più recente in- troduzione, 10base-T1L e 10base-T1S, che ricadono sotto lo standard Ieee 802.3cg. Bat- tezzate con i suffissi L e S, che sottintendono ‘Long’ e ‘Short’ in merito alla distanza coperta, si tratta di due specifiche a 10 Mb/s espres- samente pensate per le esigenze degli utiliz- zatori industriali. 10base-T1L ammette tratte lunghe fino a 1.000 m su doppino intrecciato bilanciato, mentre 10base-T1S, che si limita a tratte di lunghezza massima di 15 m, porta nel mondo SPE la topologia multidrop, che è comune- mente impiegata per connettere sensori e attuatori al livello più basso sul campo. Insieme alla più veloce versione di SPE da 100 Mbps (100base-T1), per tratte di 40 m massimo su doppino schermato, le nuove varianti di Ethernet realiz- zano un’esaustiva soluzione di connessione industriale comprensiva di daisy- chaining sul campo e in zone a rischio di esplosione. Diventa così possibile realizzare reti di automazione e controllo dove la condivisione di informazioni per mezzo di un protocollo IP comune si estende dai sensori alle reti informati- che di controllo, supervisione e gestione di impresa, fino alle piattaforme cloud. Il tutto con l’aggiunto vantaggio di un’opzione di alimentazione sul cavo dati. La velocità di 10 Mbps, apparentemente limitata se comparata agli standard delle reti LAN domestiche e aziendali, rappresenta un vasto miglioramento rispetto agli esigui data rate delle soluzioni di comunicazione legacy, che sono tipica- mente dell’ordine delle decine di kb per secondo. Nello specifico, 10base-T1L utilizza uno schema di comunicazione punto-punto con modulazione PAM3 con codifica 4B3T alla velocità di 7,5 MBd. La comuni- cazione è full duplex sul singolo doppino e la lunghezza di tratta può arrivare al chilometro. Lo standard supporta due livelli di ampiezza del segnale: 2,4 Vpp per tratte fino a 1.000 m, e 1,0 Vpp su tratte di lunghezza ridotta. Quest’ultima moda- lità è pensata per ridurre l’energia del segnale ed eliminare il rischio di scintille, così da poterne consentire l’impiego in ambienti a prova di esplosione (Ex-proof). Esempi di connettori industriali che rendono possibile l’impiego della tecnologia SPE sul campo Fonte Harting Schema semplificato della parte di comunicazioni di un nodo SPE per l’interfacciamento di un sensore o di un attuatore (non è mostrata la sezione di estrazione della tensione di alimentazione)