MAGGIO 2013
FIELDBUS & NETWORKS
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le specifiche AS-i dettagliano lo strato
fisico, quello di accesso ai dati e il proto-
collo di comunicazione di un bus master-
slave su un doppino in rame. I dispositivi
di I/O degli impianti industriali (attuatori,
sensori, dispositivi di emergenza) inte-
grano o sono collegati a un’interfaccia
AS-i (slave) che si connette, tramite
economiche prese vampiro, a una ca-
ratteristica piattina gialla dalla guaina
autoripristinante. Con Safety at Work,
l’interfaccia AS-i permette di integrare
sulla stessa rete anche i dispositivi di si-
curezza (funghi per l’arresto d’emergenza,
interruttori accoppiati, barriere ottiche...),
con prestazioni conformi agli standard
SIL3 (En 62061), PLe (ISO 13849-1) e
CAT4 (EN 954-1).
I dati di sicurezza vengono veicolati sul
bus per mezzo di un codice dinamico, una
tabella 8 x 4 bit univocamente associata
a ciascun dispositivo di emergenza e
memorizzata in fase di configurazione in
un controllore dedicato (Safety Monitor).
Durante il funzionamento dell’impianto,
il Safety Monitor confronta la tabella
ciclicamente inviata dai dispositivi con i
codici in memoria e in caso di difformità
provvede a prendere le misure necessaria
alla messa in sicurezza dell’impianto.
Canopen Safety e
Safetybus p
Canopen è un protocollo che si appog-
gia allo strato fisico di CAN (Controller
Area Network), un bus di comunicazione
industriale particolarmente apprezzato
nel settore automotive e diffuso anche
nell’ambito dell’automazione industriale.
L’estensione CiA 304 dell’infrastruttura
Canopen permette di arricchire il proto-
collo con le funzionalità necessarie alla
gestione di una rete
di sicurezza conforme
alle specifiche SIL3.
Le modifiche al mec-
canismo di trasporto
dati permettono di
introdurre fino a 64
nodi ‘produttori’ di
dati pertinenti alla si-
curezza dell’impianto,
in coesistenza con i
tradizionali nodi ‘non
sicuri’. Un’altra so-
luzione di rete che si
basa sullo strato fisico
di CAN, modificandone
lo strato di collegamento dati e aggiun-
gendovi meccanismi per la gestione dei
dati di sicurezza nello strato applicativo,
è Safetybus P. Si tratta di un bus multi-
master con topologia lineare che integra
solo dispositivi di sicurezza conformi Sil3
e Cat4. I sensori e gli attuatori sono con-
nessi a Safetybus p per mezzo di moduli
I/O decentralizzati che inviano messaggi
quando viene rilevato un cambiamento
nello stato dei nodi. I vari componenti
possono essere configurati in base all’ap-
partenenza a gruppi logici che possono
essere disattivati in maniera intelligente
nel caso venga rilevato un’errore in una
delle loro parti.
CIP Safety: anche per
Sercos
Con la diffusione di Ethernet in ambito
industriale hanno fatto la loro comparsa
numerose varianti di bus di campo ba-
sate sulle specifiche Ieee 802.3, il cui
indubbio vantaggio è quello di offrire le
vantaggiose economie di scala di una
tecnologia di massa a larga diffusione
mondiale. Ancora più aperto si è rivelato
l’approccio adottato dall’architettura
Common Industrial Protocol (CIP) messa
a punto da Odva, l’associazione di pro-
duttori Devicenet, un’altra delle soluzioni
di rete industriale basate su CAN. Con
CIP, Odva ha realizzato una piattaforma
aperta in grado di integrare reti industriali
eterogenee che comprendono Devicenet,
Ethernet/IP (ora ancheModbus TCP), Con-
trolnet e Componet. L’indipendenza dal
particolare mezzo usato è comune anche
al protocollo di sicurezza CIP Safety che
permette di integrare sulla stessa rete
dispositivi tradizionali e di sicurezza re-
alizzati da una molteplicità di produttori
ed ha recentemente aggiunto Sercos alla
lista di tecnologie supportate.
CIP Safety è un protocollo di sicurezza
conforme alle specifiche Sil3 (Iec 61508)
che utilizza un meccanismo di tipo ‘pro-
duttore-consumatore’ (qui denominati, ri-
spettivamente, target e originator) per lo
scambio dei dati tra i nodi. La flessibilità
del protocollo fa sì che le comunicazioni
tra sensori e attuatori possano essere
sia di tipo peer-to-peer, sia gestite da
specifici controllori di sicurezza. Le fun-
zionalità aggiuntive sono implementate
nello strato più alto della pila Iso-Osi,
circostanza che conferisce ai nodi la re-
sponsabilità del controllo dell’integrità
dei dati e rende possibile l’instradamento
delle informazioni di sicurezza attraverso
router standard. Il ricorso a una infrastrut-
tura CIP comune a più sottoreti rende
possibile la comunicazione tra celle Cip
Safety appartenenti a reti in tecnologia
differente.
Il protocollo si occupa di trasferire da
una cella all’altra solo le informazioni di
sicurezza pertinenti alla celle di destina-
zione, risparmiando banda a favore di più
rapidi tempi di reazione. Una marcatura
temporale fornisce il mezzo per verificare
Fig. 1 – AS-i Safety at Work offre una soluzione semplice e a basso costo per
mettere in rete i dispositivi di sicurezza
Fig. 2 - CIP Safety è una soluzione aperta multiprotocollo
che si adatta a diverse varianti di Ethernet industriale e
ai protocolli conformi CIP
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