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NOVEMBRE 2024 FIELDBUS & NETWORKS 43 Fieldbus & Networks lazione e di cablaggio, elevata integrità del se- gnale, cioè una sofisticata schermatura contro le interferenze elettromagnetiche, e affidabilità della trasmissione su lunghe distanze, aspetto questo particolarmente rilevante negli impianti estesi. Sempre più spesso è inoltre richiesta l’alimenta- zione dei dispositivi su connettori dati. L’interfaccia standard per la comunicazione Ether- net è il diffusissimo connettore RJ45. Gli utenti segnalano spesso problemi con i contatti o la rot- tura degli elementi di chiusura; RJ45 limita inoltre la miniaturizzazione a causa delle sue dimensioni. Invece, alternative come l’interfaccia IX Industrial del fornitore tedesco Harting (si veda fig.1) sono sostanzialmente più piccole e molto più robuste, resistenti agli urti e alle vibrazioni. Secondo il pro- duttore è possibile così ottenere un risparmio di spazio fino al 70% sul circuito stampato rispetto agli RJ45 standard. Il connettore schermato a 360° è progettato per la comunicazione Ethernet a 10 Gbps ed è compatibile con PoE (Power over Ethernet) e PoE+ per la trasmissione di energia. IX Industrial è un’interfaccia sviluppata da Harting, in collaborazione con lo specialista giapponese di connettori Hirose, le cui dimensioni, proprietà elettriche e codifica sono conformi allo standard IEC61076-3-124. Anche altri produttori, come la statunitense Amphenol Communications Solu- tions, offrono prodotti con caratteristiche compara- bili con IX Industrial, come, per esempio, connettori push-pull per ambienti difficili con gradi di prote- zione IP65/66/67, connettori IX Mag con magneti integrati (di veda fig.2) o cavi assemblati Ethernet- RJ45 con connettori RJ45 angolati, che offrono sia funzionalità 100-Gbit Ethernet, sia PoE/PoE+. Un caso d’uso di IX Industrial Il seguente esempio illustra l’enorme potenziale delle interfacce Ethernet miniaturizzate ad alte prestazioni per le applicazioni di Industria 4.0: Il sistema di trasporto lineare XTS di Beckhoff uti- lizza shuttle ad azionamento magnetico, che viag- giano lungo un binario di moduli motore totalmente integrati. Secondo Beckhoff, il loro controllo indi- pendente, in grado di seguire profili di movimento individuali, è il punto di partenza di nuovi concetti di macchina per processi produttivi più flessibili con tempi di inattività più brevi, per esempio quelli di riattrezzaggio. Affinché i componenti mobili seguano il loro schema di movimento, un PC deve calcolare co- stantemente la commutazione e l’alimentazione di corrente dei rispettivi moduli motore. A questo scopo, è possibile combinare un totale di 3 schede PC, ognuna delle quali in precedenza aveva 4 prese RJ45 come porte. Per il funzionamento di un maggior numero di componenti di movimento, nell’ultima generazione del sistema XTS, senza dover modificare le dimensioni del sistema, le prese RJ45 sono state sostituite dall’interfaccia IX Industrial di Harting. I requisiti principali erano una schermatura affidabile e un’elevata velocità di trasmissione dati. A differenza di RJ45, ogni connettore IX Industrial supporta 2 connessioni Ethernet da 100 Mbps. In questo modo, è possi- bile montare sulla stessa scheda 8 porte, anziché 4, e installare 2 canali Ethernet per porta, anziché 1. Di conseguenza, sulle 3 schede PC sono state implementate 48 porte invece di 12. Con l’ultima generazione di XTS è pertanto possibile utilizzare 48 linee XTS invece di 12 per unità, il che corri- sponde a un aumento del 400% delle prestazioni del sistema di trasporto. 2 fili, invece di 4 oppure 8 Un attributo distintivo dell’odierna tecnologia di automazione industriale è la migrazione da archi- tetture gerarchiche ad architetture decentralizzate. Queste sono considerate avanzate e particolar- mente produttive, inoltre promettono una maggiore sicurezza della rete perché i nodi intelligenti, come gli smart sensor o gli edge computer, che sono in grado di eseguire autonomamente alcune attività di elaborazione dei dati, riducono il traffico di dati sensibili tra l’edge e il cloud. I vantaggi della de- centralizzazione sono evidenti, ma il numero di di- spositivi connessi sul campo cresce enormemente, così come gli oneri di cablaggio e connettività. Un loro uso ‘economico’, in termini sia di materiale, sia di costi di installazione, sia di consumo energetico, sta diventando un criterio centrale per la sosteni- bilità degli impianti di produzione. La tecnologia di comunicazione SPE-Single-Pair Ethernet, definita dallo standard Ieee802.3, è considerata decisiva per impartire una svolta in questo campo in termini di efficienza ed econo- micità. Ai rispettivi connettori si applica la serie di standard IEC 63171-x. In sostanza, questa so- luzione consente di collegare i componenti sul campo tramite un solo doppino intrecciato, cioè 2 fili invece dei precedenti 4 o addirittura 8: un sistema a basso costo, efficiente dal punto di vista delle risorse ed estremamente sostenibile. Fig.1 - I connettori di interfaccia IX Industrial per Industrial Ethernet di Harting sono più piccoli e robusti dei connettori RJ45 standard Fonte: foto Harting Fonte: foto Amphenol Communications Solutions Fig.2 - IX Mag di Amphenol per la comunicazione Ethernet fino a 10 Gbps, schermatura a 360° e PoE++ fino a 90 W