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MAGGIO 2012
FIELDBUS & NETWORKS
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ito da controllori, macchine specificatamente costruite per gestire le funzioni
di regolazione e controllo, con capacità di comunicazione sia verso il campo,
sia verso gli applicativi di più alto livello, con comunicazione su fieldbus,
Ethernet o protocolli proprietari; applicazioni di alto livello, che sviluppano le
funzionalità di controllo più avanzate, la supervisione, la configurazione del
sistema, gli applicativi ERP ecc. La comunicazione a questo livello avviene
praticamente sempre su Ethernet.
Unastrutturasimilecomporta il coordinamentodi innumerevoli sottosistemi,
che devono essere tra loro interconnessi al fine di garantire la completa fun-
zionalità del sistema. Inoltre, esistono diversi database che contengono in-
formazioni utili per il sistema: il database di configurazione dei dispositivi in
campo, il database realtime contenente tutte le informazioni provenienti dal
campo, il database dell’impianto per le funzionalità di supervisione d’inter-
faccia uomo-macchina. Tutti i database devono essere tra loro sincronizzati,
soprattutto col database realtime. L’architettura di un PCS classico prevede
chemacchine diverse supportino applicativi diversi, pertanto sullemacchine
girano software ad hoc per l’esecuzione dei task assegnati. Con la diffusione
di Internet, la terzagenerazionedi sistemi di controllovennesviluppatacome
evoluzione della struttura client/server precedente, prendendo il nome di
‘Web enabled’. La necessità di avere connessioni tramite Web è diventata
fondamentale al fine di interconnettere la parte più strettamente dedicata al
controllo di processo con le altre risorse di gestione aziendali, oltre a poter
effettuare connessioni da remoto. Un sistema Web enabled si ottiene ag-
giungendoun’ulterioresovrastrutturaaunsistemagiàdi per sécompostoda
uncoacervodi sottosistemi indipendenti interconnessi tra loro. Riassumendo,
unPCSclassicohaun’architetturahardwaredistribuita, così come il software
di controllo, mentre è completamente centralizzato il database realtime che
ha il compito di immagazzinare e smistare i dati d’impianto.
L’ultima frontieranell’automazionedi processoè lastrutturadi sistemacosid-
detta Web based, che rappresenta la quarta generazione di sistemi di con-
trollo di processo. Per superare la sempre maggiore complessità derivante
dalla necessità di integrare componenti diversi si è pensato e sviluppato un
approccio alla progettazione completamente diverso dal sistema di automa-
zione. Ovviamente, il progetto riguarda l’architettura hardware e software
del sistema, ma non incide e non modifica quello che l’utente è abituato ad
aspettarsi in termini di ambiente di sviluppo e di configurazione. La nuova
struttura dei sistemi di controllo di processo applica l’architettura tipica di
Internet, che prevede tre livelli distinti (three-tier); ogni livello comunica solo
con il livello direttamente superiore e inferiore.
In particolare, il ‘data tier’ gestisce i dati sia dal campo, sia dal livello supe-
riore e si interfaccia fisicamente con il campo, con trasmettitori, attuatori,
moduli di I/O. Il ‘business tier’ processa i dati apartiredai controllori incampo
fino alle macchine di control room. Rappresenta il vero fulcro dell’intero si-
stema, dove si hanno le maggiori novità rispetto alla soluzione classica dei
PCS. Il processamento dei dati è inteso qui nel senso più ampio possibile:
configurazione dei dispositivi in campo, controllo del processo, interfaccia
uomo/macchina o di supervisione, funzioni di diagnostica, controlli avanzati
ecc. Infine, il ‘presentation tier’ consente l’interazione dell’utente con l’intero
sistema. A questo livello vengono presentati tutti i dati e tutti i servizi dispo-
nibili. Questo sviluppo porta verso una maggiore centralizzazione logica del
sistema, in ovvia controtendenza rispetto al concetto di sistema distribuito.
Ciòèpossibileessenzialmentegrazieaunamaggiorecapacitàdi condividere
le informazioni attraverso reti e piattaforme sempre più performanti e affida-
bili, il che si traduce in un’assoluta consistenza dell’informazione, che nasce
e viene distribuita in un unico sistema integrato. Una rete ad alte prestazioni
rende di fatto indistinguibile un dato locale da un dato presente su un dispo-
sitivo remoto e il sistema fisicamente distribuito diventa, sul piano logico e
funzionale, un sistema unico.
Architettura del sistemaWeb based
La realizzazione di un’architettura Web based presenta alcuni elementi di
totale novità rispetto a un PCS convenzionale, quali: introduzione di un ser-
ver centrale su cui girano tutte le applicazioni e su cui risiede il database
del sistema (definito application server); programmazione degli applicativi
come Servlet Java, oppure con analoghi applicativi basati suMicrosoft .NET
e Bpel (per esempio); modellizzazione dei singoli componenti come oggetti
software secondo un approccio orientato agli oggetti. I tre livelli dell’archi-
tettura three-tier trovano la loro implementazione nel mondo del controllo
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Figura 3 - Evoluzione dei sistemi di controllo di processo
Figura 1 - Flusso dati tra i diversi settori di un’azienda (Purdue model)
Figura 2 - Condivisione dei dati