SETTEMBRE 2013
FIELDBUS & NETWORKS
Fieldbus & Networks
47
L
o standard Ethernet, definito nella sua
sostanza da Ieee 802.3 e 802.1, non è né
deterministico né in grado di soddisfare
requisiti di realtime; di primo acchito,
quindi, sembrerebbe inadatto per com-
piti di automazione, che richiedono tempistiche
programmabili e garantiti tempi di risposta per
gli eventi. Tuttavia, Ethernet si è affermata come
una tecnologia universale nell’automazione in-
dustriale. Tipici esempi sono Profinet, Ethernet/
IP, Modbus TCP, e Foundation HSE. Ethernet ha il
fondamentale vantaggio di essere estremamente
veloce. Se si tiene basso il carico di rete, questo
compensa la mancanza di determinismo nella
maggior parte delle applicazioni. Molti requisiti
dell’automazione industriale sono soddisfatti da
meccanismi a livello applicazione, quali la confi-
gurazione, il controllo e il monitoraggio del dispositivo, come in Profi-
net, per esempio. Tuttavia, si trovano molte applicazioni con requisiti
tassativi di tempo reale, che richiedono la sincronizzazione degli eventi
con risoluzioni significativamente inferiori a 1 ms. Prime fra queste
sono le applicazioni di controllo del movimento,
ma anche tutti quei processi che richiedono una
precisa sincronizzazione temporale. Per queste
applicazioni si sono affermati sistemi Ethernet de-
dicati, i quali, pur utilizzando fisicamente il livello
Ethernet, vi sovrappongono un livello protocollare
proprio, generalmente non-standard. Esempi di
questo sono Profinet IRT, Ethercat o Sercos III. È
necessario un supporto hardware specifico per
implementare questi componenti, poiché i com-
ponenti standard per Ethernet non supportano
queste speciali estensioni del protocollo. Questi
sistemi non sono dunque conformi agli standard
Ieee 802.1 e 802.3 e, in altre parole, si trovano in
buona sostanza a essere delle soluzioni isolate per
specifiche applicazioni. Powerlink rappresenta un
esempio speciale di Ethernet in tempo reale. Si
basa su un metodo di porzionamento del tempo,
implementato da tutti i nodi della rete sul lato
software. Per assicurare le proprietà di tempo
reale per questo sistema, sono richiesti degli hub,
invece che switch, benché gli hub siano diventati
quasi introvabili oggigiorno. Per di più, tutti i nodi
di rete devono supportare Powerlink se non si vo-
gliono incontrare problemi di comunicazione. Tutte le soluzioni dispo-
nibili attualmente soddisfano un importante requisito, ma conducono
un’esistenza isolata e, in buona sostanza, non supportano un’integra-
zione né orizzontale, né verticale di Ethernet.
È DIFFICILE OGGI IMMAGINARE CHE CI SARÀ UN
MOMENTO IN CUI GLI STANDARD PROFINET IRT,
ETHERCAT E POWERLINK SARANNO OBSOLETI NELLA
LORO FORMA ATTUALE. MA QUESTO È ESATTAMENTE
QUANTO SUCCEDERÀ QUANDO IL GRUPPO DI LAVORO
IEEE PER RETI SENSIBILI AL TEMPO AVRÀ CONCLUSO
I SUOI VARI PROGETTI E QUANDO GLI STANDARD
ETHERNET SARANNO INCORPORATI NEI DISPOSITIVI
REALTIME ETHERNET:
IMPATTO PROFONDO
di Peter Fröhlich*, Christian Boiger**,
Oliver Kleineberg***
Il Time Aware Shaper è un’estensione dell’AVB per Generazione 2 (TSN), che permette
di garantire tempi massimi di latenza in modo più afÀdabile.
Il Time Aware Shaper permette di inviare dati critici sotto uno stretto controllo
temporale. Questo signiÀca che la rete può mantenere il percorso di comunicazione
libero esclusivamente per questi dati a tempi deÀniti con precisione
Il gruppo di attività Ieee Time
Sensitive Networks si occupa
della prossima generazione AVB,
che standardizza i meccanismi
necessari per reti Ethernet per
compiti di automazione con
esigenze di tempo reale
