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MAGGIO 2022 FIELDBUS & NETWORKS 51 tempo ai seguenti miglioramenti ed efficienze nella gestione delle reti a base Ethernet: » facilità di installazione delle reti; » impiego degli stessi strumenti per il troubleshooting per le reti di automa- zione (OT) e per le reti office (IT); » facilità di configurazione delle reti. A questo, però, deve essere aggiunto che è necessario migliorare il supporto fisico Ethernet per consentirne l’impiego in ambito processo, dove per la parte di comunicazione vi sono regole e requisiti piuttosto stringenti, quali: » cavi a due fili; » segnale e potenza sugli stessi cavi; » soluzioni che possano essere impiegate in luoghi con pericolo di esplosione inclusa la sicurezza intrinseca; » possibilità di coprire lunghe distanze con il medesimo cavo. Per questo è nato il nuovo livello fisico APL, che prende il nome standard di 10Base-T1L, come definito in Ieee Std 802.3cg-2019, e che ha come caratte- ristiche quelle di avere una velocità di 10 Mbps, una lunghezza per ciascun segmento fino a 1.000 m ed essere full duplex. La comunicazione 10Base-T1L risulta essere una comunicazione peer-to-peer e questo porta con sé il vantaggio di avere comunicazioni ‘isolate’ dal punto di vista elettrico tra un segmento e l’altro, che rappresenta il tratto di cavo che mette in collegamento due dispositivi. In questo modo, è possibile aumentare la robustezza della rete ai disturbi, come quelli derivanti dal cross-talk tipici dei bus a base seriale, attualmente impiegati per le applicazioni di processo. Le tre principali caratteristiche di APL possono essere così riassunte: » 2-Wise come tipologia di cavi, che significa 2-Wire Intrinsically Safe Ether- net, che permette di definire la protezione per le zone pericolose senza bi- sogno di fare calcoli; » marcatura delle caratteristiche del prodotto, con indicazione del livello di potenza e delle funzioni in termini di generatore o di carico sulla rete, così da avere interoperabilità; » definizione di connettori standard e tipologie di collegamento, così da sem- plificare la fase di installazione. Topologia di una rete APL Una rete su base APL può avere diverse topologie, tra cui anche la possibilità di gestire la ridondanza e altre topologie che garantiscano la continuità di produzione. Nello specifico, in una rete APL esistono due tipologie di segmenti: ‘trunk’, il seg- mento che garantisce i livelli di potenza più elevati e può raggiungere lunghezze fino a 1.000 m; e ‘spur’, il segmento a minore potenza e che è adatto a essere im- piegato nelle zone classificate Atex e può avere una lunghezza massima di 200 m. Proprio per la caratteristica di essere un mezzo di comunicazione peer-to- peer, per poter funzionare APL ha necessità di usare dei componenti infra- strutturali di rete che sono gli APL switch, a loro volta classificati come power switch o field switch. Il power switch, solitamente, alimenta il trunk principale ed è il responsabile per l’alimentazione di uno o più spur in cui è suddivisa la rete. Questo elemento viene alimentato solitamente dall’esterno. I field switch, invece, sono alimen- tati sempre per mezzo del power switch dal quale derivano. A loro volta, dal field switch vengono originati gli spur per l’alimentazione e la comunicazione dei dispositivi di campo. Solamente gli spur che sono originati dai field switch possono essere inseriti all’interno delle zone Atex e, a seconda della classifica- zione, viene ridotta la lunghezza massima dello spur. Come definire i protocolli su base APL A parte le peculiarità del livello fisico (due fili, necessità di avere power switch e field switch, sicurezza intrinseca), le applicazioni su base APL possono essere esattamente le stesse che si hanno su base Ethernet e, più ancora in generale, i protocolli di comunicazione possono essere di qualunque tipo. Si tratterà, quindi, di avere un nuovo mezzo fisico, dal quale è possibile costruire l’intera pila ISO/OSI, a partire dal livello 2 con applicazioni Ethernet standard, Ethernet RT o Ethernet TSN. Trattandosi di un mezzo fisico sono definite le tipologie di connettori (standard, M12 o direttamente a morsetti sul dispositivo), oltre a esservi una classifica- zione delle possibili porte installate sui dispositivi, ovvero: P (Powered, power source); L (Load), power drain; C (Cascade), per configurazioni daisy chain; U (Unpowered). La scelta di classificare le porte dei dispositivi che partecipano alla rete con- sente di garantire l’interoperabilità, oltre che di poter procedere alla definizione delle possibili architetture e topologie, andando a ottimizzare la tipologia del carico rappresentato dai dispositivi. Altra caratteristica già citata di APL è l’impiego di una comunicazione basata sugli switch, che consente di conoscere la topologia di rete e gli elementi che sono collegati a una specifica porta, oltre a consentire di indirizzare il traffico verso la destinazione a cui è stato inviato. Il principio di funzionamento degli switch permette anche di avere più comunicazione simultaneamente, in quanto il traffico e il suo indirizzamento vengono gestiti proprio dagli switch stessi. Questo metodo di funzionamento nella gestione delle comunicazioni multiple consente di trasmettere, sulla stessa rete e con la stessa infrastruttura, co- Caratteristiche di 10Base-T1L confrontate con le altre famiglie di Ethernet Impiego degli APL switch Fonte: https://www.ethernet-apl.org Fonte: https://www.ethernet-apl.org