FEBBRAIO 2013
FIELDBUS & NETWORKS
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Fieldbus & Networks
trasmissione di dati di configurazione o per implementare cicli con pe-
riodo maggiore ai 100 ms, che tollerino fino al 100% di variabilità. Per
la comunicazione si fa affidamento su protocolli standard quali TCP e
UDP. Vengono supportati anche servizi ICT, come la gestione della rete
Dynamic Host Configuration Protocol (Dhcp), diagnosi di rete Simple
Network Management Protocol (Snmp), accesso remoto tramite Web
Hyper Text Transfer Protocol (http) e funzioni di posta elettronica. La
‘RT Classe 1’ può realizzare cicli di pochi ms, tipicamente 1-64 ms, a
variabilità contenuta (15%) e si basa sullo standard Ethernet 802.1Q
in cui i dati vengono trasmessi tramite telegrammi Ethernet con prio-
rità; per l’implementazione è sufficiente hardware Ethernet standard.
Nella ‘RT Classe 2’, invece, chiamata anche ‘IRT-Flex’, i frame vengono
trasmessi con o senza sincronizzazione, andando a comportarsi come
la Classe 1. La sincronizzazione consente tempi di ciclo di 1 ms e tutti i
telegrammi possono essere inviati e ricevuti in una finestra temporale
definita in fase di progetto e riservata al solo traffico IRT-flex. Il jitter
massimo si attesta sui 10 µs; l’instradamento dei messaggi è fatto in
base all’indirizzo MAC e serve hardware Asic per la sincronizzazione.
Infine, la categoria ‘RT Classe 3’, denominata ‘IRT-Top’ è la più perfor-
mante, riservata ad applicazioni di motion control. Rispetto alla Classe
2 si ha una più stringente pianificazione temporale del traffico, otte-
nuta tramite la sincronizzazione tra il livello di rete e l’applicazione sof-
tware che gestisce i dati. Il ciclo è selezionabile da un minimo di 250 µs
a un massimo di 4 ms con intervalli di 125 µs. Il jitter è garantito ben
al di sotto del µs, così facendo si conosce l’istante pressoché esatto
d’invio e ricezione di un telegramma IRT-Top. Il determinismo otte-
nuto prevede precisioni di sincronismo maggiori gestite direttamente
dall’hardware. Una stazione (master Sync) ha il compito di inviare il
telegramma alle altre stazioni appartenenti al dominio di sincroniz-
zazione. La conoscenza della topologia di rete è fondamentale per la
determinazione dei ritardi di trasmissione e, in caso di modifiche sulla
topologia o sui rapporti di comunicazione, è necessario riprogettare la
configurazione.
La rete di prova
La rete di test messa a punto da MaiLab si compone di una rete Pro-
finet, uno Scada, un SoftPLC e un dispositivo Sineax CAM IEC 61850.
La rete Profinet consta di una valigia demo di Gfcc (Genoa Fieldbus
Competence Centre) contenente uno switch Siemens Scalance X208,
quattro Profinet IO collegati in linea, l’alimentazione e i cablaggi. Il
SoftPLC è Straton, un software prodotto da Copa-Data che permette
di interfacciarsi a molti dispositivi che parlano diversi protocolli. Il PC
sul quale è installato Straton è collegato allo switch Scalance tramite
un cavo Ethernet. Straton viene utilizzato come master per configurare
i dispositivi della rete Profinet e per ricevere e pilotare le variabili degli
stessi. Viene anche impiegato per simulare una protezione Siprotec
che si interfaccia tramite IEC 61850. Questo è possibile in quanto Stra-
ton implementa il server 61850 e non solo la funzione di client. È stato
quindi possibile tramite il file SCL creare il server 61850 che simula il
dispositivo e permette di modificare i valori delle variabili.
Lo Scada utilizzato è Zenon, sempre prodotto da Copa-Data, che si
collega a Straton e riceve le variabili della protezione visualizzandole
su un sinottico a video e consente di effettuare comandi per pilotare la
protezione. Zenon si collega anche a un convertitore di misure elettri-
che Sineax CAM 61850 e, sempre attraverso il sinottico, ne visualizza
lo stato. Allo switch Scalance sono quindi collegati: il PC che esegue
il runtime di Zenon e Straton, la rete Profinet I/O composta dai quattro
dispositivi collegati in linea, il dispositivo Sineax CAM.
La creazione della rete è avvenuta in tre fasi. All’inizio è stata creata la
rete 61850 comprendente Zenon e Straton, poi è stata aggiunta la sot-
torete Profinet I/O, infine sono stati effettuati dei test per controllare
se i due mondi riuscissero a comunicare. Utilizzando Straton è stata
simulata la protezione partendo dal SCL file e creando un server 61850
che rende disponibili le variabili della protezione stessa al client Zenon,
che si collega al server tramite il driver IEC 61850[6] implementato da
Copa-Data. Tramite l’editor di Zenon è stato creato il sinottico che
mostra a video lo stato della protezione, riportando in tempo reale i
valori delle variabili stVal, q e t; inoltre, è stata creata un’interfaccia
per comandare la protezione. Lo stesso sinottico viene utilizzato per
Fig. 4 - La rete di prova
Fig. 5 - Rete di test no.1
Fig. 6 - Rete di test no.2
