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SETTEMBRE 2024 FIELDBUS & NETWORKS 42 Fieldbus & Networks I mondi dell’automazione industriale e di processo hanno subito mostrato interesse per questi risultati, e si è formato il gruppo Ieee P802.3cg 10Mbps Single-Pair Ethernet Task Force, con l’obiettivo di sviluppare 10Base-T1S a corto raggio, che supportasse 10 Mbps fino ad almeno 15 m, e 10Base-T1L a lunga portata, fino ad almeno 1.000 m; questi rappresentano un’alternativa interessante ai tradizionali protocolli fieldbus e sono ideali per il collega- mento a bassa velocità di IIoT e IoT. Inoltre, attualmente è in fase di sviluppo SPE multi-gig (2,5, 5 e 10 Gbps) da parte della task force Ieee 802.3ch, di cui si prevede la disponibilità nei prossimi anni. Allo stato attuale, quindi, ci si riferisce generalmente con Industrial SPE alla tecnologia basata sullo standard 10Base-T1L, concepita in generale per l’automazione di fabbrica e applicazioni industriali generiche. Il suo vantaggio fondamentale è di offrire una trasmissione dati ad alta velocità (paragonabile a quella dei più diffusi fieldbus) ma estendendo in modo significativo il raggio di copertura (fino a 1.000 metri) e, soprattutto, su un singolo doppino. Industrial SPE si allinea bene con i concetti di IIoT e Industria 4.0, funzionando perfettamente con vari protocolli Ethernet industriali già esistenti. Soprattutto, è il potenziale di miniaturizzazione a rendere SPE una tecnologia interessante, perché con- sente di ridurre notevolmente i costi sia dei dispositivi, sia delle installazioni sul campo, perché si possono utilizzare cavi più sottili di quelli utilizzati nei fieldbus. Inoltre, SPE industriale sfrutta i connettori M8, più piccoli delle loro controparti M12, che si rivelano ideali soprattutto con sensori compatti. I connettori M8 mantengono le strutture di cablaggio esistenti e offrono piena compatibilità con i modelli di connettori IP20, facilitando la manutenzione e l’integrazione rapida nell’infrastruttura dei sensori. Inoltre, Industrial SPE supporta un’ampia gamma di protocolli di automazione basati su Ethernet, il che consente una perfetta integrazione verticale ‘dal sensore al cloud’, facilitando una comunicazione Ethernet coerente a tutti i livelli dell’automazione. Gli sforzi di standardizzazione, guidati da gruppi come la Single Pair Ethernet System Alliance, stanno lavorando per creare uno standard unificato per le applicazioni industriali SPE, migliorando ulterior- mente il suo potenziale di integrazione. Ethernet-APL è un livello fisico che ‘estende’ le potenzialità di SPE; è pensato per l’automazione di processo, per questo offre potenzialità molto interessanti. Infatti, pur ereditando le caratteristiche di base di SPE, questa tecnologia è in grado di garantire anche sicurezza intrinseca per le aree pericolose. Ethernet- APL è basato sullo stesso standard 10Base-T1L, in aggiunta specifica caratteri- stiche ulteriori per i segnali trasmessi e i particolari cavi da utilizzare, in grado di fornire potenza e allo stesso tempo misure di protezione. Lo sviluppo di Ethernet-APL è stato collaborativo: iniziato nel 2018, ha riunito le principali organizzazioni industriali e i principali fornitori per migliorare gli standard esistenti, creare nuove specifiche e sviluppare linee guida complete per l’adozione e la compatibilità. Offre numerosi vantaggi per l’automazione di processo, in quanto estende la comunicazione Ethernet dai sistemi di livello su- periore fino ai dispositivi di campo, semplificando l’installazione, consentendo il riutilizzo dei cavi esistenti e permettendo un accesso ai dati più completo e una migliore scalabilità. Inoltre, questa tecnologia migliora le capacità diagno- stiche e fornisce una piattaforma stabile per le future evoluzioni dei protocolli e dei servizi. Chiaramente, la transizione dei sistemi esistenti a questa recente tecnologia rappresenta una sfida per l’implementazione di Ethernet-APL, così come lo sono la garanzia di un’adeguata protezione dalle esplosioni e la ge- stione dell’alimentazione in vari scenari. Queste sfide richiedono lo sviluppo, attualmente in corso, di specifiche di test complete, certificazioni e linee guida sulle migliori pratiche per la pianificazione e l’installazione. Tuttavia, sebbene la miniaturizzazione sia una forte tendenza del cablaggio industriale, l’implementazione di Ethernet-APL richiede un attento equilibrio. L’automazione di fabbrica utilizza in genere cavi da 22 a 26 AWG, ma l’auto- mazione di processo richiede spesso cavi più spessi (da 16 a 18 AWG) a causa delle distanze più lunghe. Ciò può rappresentare una sfida per la miniaturizza- zione, in quanto i cavi più spessi possono corrispondere o superare i diametri dei connettori, rendendone difficile la miniaturizzazione, pur mantenendo la robustezza nelle applicazioni di processo. Infatti, le specifiche di Ethernet- APL consentono di erogare fino a 60 W sul segmento APL, ben superiori alle capacità di potenza di Industrial SPE. SPE facilita l’implementazione dei concetti di IIoT e Industria 4.0, colmando efficacemente alcune lacune nella convergenza IT-OT Fonte: foto Shutterstock