FEBBRAIO 2013
FIELDBUS & NETWORKS
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Fieldbus & Networks
monitorare il dispositivo Sineax CAM, riportando in tempo reale i valori
delle variabili di stato stVal, q e t dei digital input del dispositivo.
Alla rete 61850 è stata collegata la rete Profinet I/O aggiungendo e
configurando i dispositivi in Straton. In questo modo, Straton ha sia le
variabili della rete 61850, sia quelle dei dispositivi Profinet I/O (I/O digi-
tali). Si è quindi passati a creare una logica tra le variabili delle due reti
in modo che potessero comunicare tra loro. La logica implementata ha
il fine di integrare i due mondi, così un comando Profinet I/O su un bit
di input va a pilotare un interruttore della protezione 61850 che, a sua
volta, comanda un bit di output di un dispositivo Profinet I/O. Una volta
completata la parte di cablaggio e configurazione della rete si è passati
a testare se la rete e la logica implementata permettessero l’integra-
zione tra i due protocolli e la comunicazione tra i diversi dispositivi.
I risultati ottenuti
Sono state realizzate tre architetture di rete con diversi livelli d’inte-
grazione e in ognuna di esse è stato possibile configurare, comandare
e monitorare i dispositivi periferici. Le configurazioni testate variano
dalla semplice coesistenza tra i due protocolli sulla stessa rete, alla
possibilità di realizzare logiche d’interscambio dei dati provenienti
dalle periferie interfacciate con i due diversi protocolli. Rete di test 1:
nella prima configurazione viene utilizzato il PLC nativo Siemens Sima-
tic s7-300 della valigia PN1 per generare traffico di rete Profinet. Il PLC
configura la rete Profinet I/O assegnando gli indirizzi IP ai dispositivi e
configurando gli stessi; il programma che viene eseguito dal PLC forza
anche gli output dei dispositivi in modo periodico.
Alla rete Profinet è stato collegato il PC con Zenon e il dispositivo
Sineax CAM con le configurazioni precedentemente. In questa con-
figurazione, attraverso lo switch passano sia il protocollo IEC 61850,
sia Profinet I/O, ma i due protocolli non condividono lo stesso cavo
Ethernet per comunicare. I dispositivi sono nella stessa rete ma non vi
è comunicazione tra la parte Profinet I/O e la parte 61850.
Questa configurazione corrisponde a un’architettura che separa la
parte di automazione da quella di supervisione, come avviene negli im-
pianti tradizionali. Permette al PLC di eseguire il proprio ciclo, andando
a scrivere e leggere sugli I/O periferici, e allo Scada di monitorare il
dispositivo Sineax CAM, ricevendo con comunicazione spontanea le
variazioni di stato delle variabili acquisite. Rete di test 2: con questa
configurazione si è andati a sostituire il PLC Siemens con un master
Profinet implementato con SoftPLC ed è stata aggiunta la protezione
Siprotec, simulata sempre tramite Straton utilizzando il server IEC
61850. Con questa configurazione si ha il passaggio di entrambi i
protocolli sul cavo Ethernet uscente dal PC verso lo switch; il master
Profinet comunica con i quattro dispositivi Profinet, mentre lo Scada
comunica con il dispositivo Sineax CAM; la comunicazione tra lo Scada
e il server 61850 avviene all’interno del PC. Questa configurazione si
differenzia molto dalla precedente, in quanto in questo caso il SoftPLC
contiene sia le variabili 61850 della protezione Siprotec, sia le variabili
della rete Profinet I/O; ciò permette di realizzare a livello di SoftPLC
delle logiche di scambio dati tra le due reti. Si tratta di un’architet-
tura di rete meno comune, in quanto sullo stesso PC si hanno sia la
parte supervisione, sia la parte di controllo. È il passaggio intermedio
verso la prossima configurazione testata, che prevede la divisione dello
Scada e del SoftPLC su due PC. Rete di test 3: questa configurazione
differisce dalla precedente in quanto è stata divisa la parte di supervi-
sione, ora installata sul secondo PC, dalla parte di controllo, che risiede
sull’altro PC. In questo modo, si torna a un’architettura simile a quella
della prima configurazione. Questa configurazione però permette un
controllo superiore sulla rete rispetto alla prima, nella quale il PLC era
in grado di gestire solo la rete Profinet: in questo caso, utilizzando il
SoftPLC che ha a disposizione il driver per IEC 61850, si possono gestire
i dispositivi che si interfacciano ai due protocolli facendoli interagire.
Conclusioni
Quanto descritto dimostra come sia possibile integrare tra di loro i
due protocolli Profinet I/O e IEC 61850 sulla stessa rete ibrida. È stato
anche mostrato come sia possibile ottenere differenti livelli d’integra-
zione tra i due protocolli. Le possibilità architetturali offerte dalle reti
ibride sono svariate, anche se le tre riportate e studiate sono quelle
di maggiore interesse per le applicazioni industriali. Inoltre, le archi-
tetture di rete ibride si prestano a integrare lo streaming video, sup-
portando la videosorveglianza e le applicazioni di security nella rete di
automazione. Ciò risulta molto interessante, poiché permetterebbe di
gestire tutto l’impianto di automazione utilizzando un’unica rete ibrida.
Come è possibile vedere in figura 8 si utilizza una sola rete ibrida per
gestire tutti i componenti di una sottostazione elettrica; si hanno in-
fatti parte elettrica, parte di automazione gestita dal PLC, telecamere
di sorveglianza e Scada che comanda e controlla i dispositivi della
rete. Questa è solo una delle possibili architetture che si potranno re-
alizzare. Le grandi possibilità che si aprono con la definizione delle
reti ibride interesseranno anche il mondo della sicurezza funzionale: la
possibilità di far coesistere su una rete ibrida un bus in sicurezza con
altri non in sicurezza.
Nota: Gli autori sono del Dipartimento Diten, Università di Genova e fanno parte del
Comitato Tecnico Fieldbus & Networks (*)
Fig. 8 - Architettura di rete ibrida
Fig. 7 - Rete di test no.3
