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NOVEMBRE 2022 FIELDBUS & NETWORKS 35 Fieldbus & Networks invece un alimentatore stabilizzato da 48 V. Le cor- renti massime erogabili al dispositivo variano tra 101 mA e 1,36 A. Successivamente, Ieee ha messo in cantiere un ulteriore standard, 802.3cg, che ag- giunge altre 6 classi di potenza, numerate da 10 a 15, che coprono nell’ordine le potenze di 1,32 W, 8,4 W, 7,7 W, 20 W e 52 W. SPE, Single Pair Ethernet Single Pair Ethernet (SPE) è un protocollo Ethernet su rame che supporta lo standard PoDL, ideato per rimuovere gran parte della complessità associata alle comunicazioni inter-protocollo tra le reti Ether- net industriali e aziendali e i dispositivi sul campo. L’alimentazione su linee dati è supportata dalle varianti SPE codificate negli standard Ieee 802.3cg (10 Base-T1), 802.3bw (100 BaseT1) e 802.3bp (1000 Base-T1). Potendo utilizzare un cavo che contiene una sola coppia di conduttori intrecciati isolati, SPE non solo risulta vantaggioso in termini di peso, ingombri e costo, ma rende anche possibili cablaggi con raggi di curvatura minori di quelli permessi dai cavi Ether- net tradizionali, una qualità utile negli spazi angusti di un abitacolo di automobile. La contropartita è una riduzione della lunghezza di tratta per la stessa velocità di trasmissione rispetto a una connessione Ethernet tradizionale e una potenza massima infe- riore a quella concessa da Power over Ethernet. Ad attirare l’attenzione degli utilizzatori industriali sono i risparmi in termini di costi di cablaggio, le poten- zialità di retrofitting di soluzioni bifilari preesistenti e la velocità superiore ai bus di campo di vecchia generazione che andrebbe a sostituire. I cavi e i connettori utilizzati in PoDL sono indicati dallo standard SPE associato. L’apposito cavo, con il singolo doppino intrecciato, viene descritto nello standard IEC61156. I conduttori che formano il dop- pino sono costituiti da una corda di rame nudo di diametro Awg 26 o 27. Il doppino è schermato da un film in poliestere con metallizzazione esterna in alluminio (PiMF) e da una maglia metallica in rame stagnato con una copertura approssimativa del 90%. L’impedenza caratteristica è di 100 Ohm e la larghezza di banda è di 600 MHz. Il tutto è ricoperto da una guaina isolante alogena ignifuga. La scelta dei connettori per le connessioni SPE è alquanto variegata e l’industria si è concentrata in buona parte sui robusti connettori M8 e M12, che mettono a disposizione una protezione IP65/67 in grado di sopravvivere al piano di fabbrica. Per le applicazioni che richiedono un più blando grado di protezione IP20, la soluzione tipica è quella dello standard IEC63171-1, che integra i due terminali in rame all’interno di un connettore con fattore di forma LC, del tipo per fibra ottica. Lo standard SPE semplifica l’interfaccia dei sen- sori e degli attuatori. Un tipico nodo 10base-T1L, per esempio, richiede un processore host con in- terfaccia MAC e un’interfaccia MDI (Media De- pendent Interface), che comunicano con il silicio che implementa lo strato fisico. Quest’ultimo si interfaccia al mezzo di trasmissione, il doppino intrecciato, per mezzo di condensatori di disac- coppiamento, per escludere la continua associata all’alimentazione che viaggia sullo stesso cavo, e un filtro induttivo di modo comune (choke). Il di- spositivo si connette a uno switch SPE con porte compatibili con lo standard, senza richiedere dri- ver, software personalizzato, o stack TCP/IP svi- luppati su misura. Si riducono in questo modo i costi e gli ingombri, semplificando l’integrazione anche nei sensori più piccoli. Una volta connesso allo switch, il dispositivo può essere riconosciuto dal proprio indirizzo IP ed essere interpellato e configurato da un’unità di controllo connessa alla stessa rete. Di particolare rilievo, nelle applicazioni di auto- mazione industriale e controllo di processo, sono le varianti SPE 10base-T1L e 10base-T1S (Ieee 802.3cg). Sono standard di comunicazione a 10 Mbps, i cui suffissi L ed S stanno a indicare la mas- sima distanza coperta (Long e Short). 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 multi-drop, che è comu- nemente impiegata per connettere sensori e attua- tori 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, queste varianti di Ethernet mettono a disposizione una soluzione di connessione industriale completa, comprensiva di daisy chaining sul campo e in zone a rischio di esplosione. Diventa così possibile re- alizzare reti di automazione e controllo dove la condivisione di informazioni per mezzo di un pro- tocollo IP comune si estende dai sensori alle reti informatiche di controllo, supervisione e gestione d’impresa, fino alle piattaforme cloud. Il tutto con l’indiscusso vantaggio di un’opzione di alimenta- zione sul cavo dati. PHY MAC 10base-T1L Interfaccia MAC Interfaccia MDIO (MII) Processore Host Sensore o Condensatori di disaccoppiamento Choke di modo comune Rx / Tx Singolo doppino intrecciato (' Single Pair ') DISPOSITIVO SPE Fino a 1000 m Attuatore Schema a blocchi semplificato della sola parte dati di un nodo Single Pair Ethernet (SPE). Lo strato fisico specificato da 10Base-T1L permette di raggiungere lunghezze di tratta fino a 1.000 m