NOVEMBRE 2013
FIELDBUS & NETWORKS
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Fieldbus & Networks
state volutamente ridotte, contribuendo così a contenere la comples-
sità e i consumi dell’elettronica d’interfaccia e a incrementare di con-
seguenza il numero massimo di nodi supportati per segmento.
Il vantaggio più evidente rispetto alle soluzioni di controllo analogi-
che, che richiedevano un collegamento punto-punto monodirezionale
dai sensori al controllore centralizzato e da quest’ultimo verso gli at-
tuatori, è la semplificazione del cablaggio.
È tuttavia il passaggio alle comunicazioni digitali ad aver permesso
la vera ‘rivoluzione’ del controllo. Nelle comunicazioni analogiche,
per esempio negli anelli di corrente 4-20 mA, il valore delle varia-
bili di processo viene codificato sotto forma di valore della corrente
nel circuito che collega i nodi trasmittente e ricevente. Un’eventuale
fluttuazione di tale corrente a opera di interferenze o disturbi sulla
linea risulterebbe indistinguibile da un legittima variazione della va-
riabile misurata. Con le comunicazioni digitali eventuali interferenze
si possono discriminare rispetto all’informazione utile o, nel caso in
cui la loro influenza sia tale da riuscire a sovvertire il significato del
robusto segnale digitale, è possibile ricorrere a tecniche di correzione
degli errori ed eventualmente richiedere una nuova trasmissione dei
dati corrotti. La trasmissione numerica permette poi di codificare
un’enorme quantità di informazioni aggiuntive, che vanno al di là del
valore delle variabili di processo.
I sensori e gli attuatori dotati d’interfaccia verso il bus di campo
sono infatti in grado di condividere tutta una serie di parametri utili
alla loro descrizione, identificazione e diagnostica e possono essere
dotati di funzioni che ne semplifichino l’installazione e la taratura. Ri-
spetto al passato, i vantaggi offerti dalla condivisione di informazioni
diagnostiche, parametri di configurazione e misure accessorie hanno
assunto un’importanza ancora maggiore della riduzione dei costi di
cablaggio sulle soluzioni analogiche. Osserviamo qui che nell’indu-
stria di processo, e in generale in tutte quelle applicazioni che pon-
gono l’accento sulla sicurezza e sulla disponibilità, l’impossibilità di
popolare in maniera completa i segmenti e la necessità di duplicare
certe connessioni per garantire la ridondanza possono fare in modo
che i vantaggi derivanti dalla semplificazione del cablaggio vengano
parzialmente o totalmente inficiati dai più alti costi della strumenta-
zione fieldbus.
H
art (Highway Addressable Remote Transducer)
è uno standard mantenuto dalla Hart
Communication Foundation che ha il suo punto
di forza nella retrocompatibilità con la strumentazio-
ne analogica 4-20 mA. Le comunicazioni digitali che
veicolano le informazioni di configurazione, taratura e
diagnostica sono realizzate sovrapponendo una modu-
lazione FSK (Frequency Shift Keying) al segnale analo-
gico di corrente. La trasmissione numerica si basa sullo
standard di modulazione-demodulazione Bell 202 (poi
IEC61158 cpf 9) e prevede una velocità massima di 1,2
kbps. Hart prevede due modalità di funzionamento: ana-
logica-digitale e digitale. Nel primo caso le connessioni
sono di tipo punto-punto e il valore della variabile di pro-
cesso viene veicolato dal segnale analogico; il segnale
digitale può portare una replica numerica di questo valo-
re oppure codificare il valore di altre variabili correlate
al funzionamento dello strumento, come la temperatura
operativa. Nel funzionamento puramente digitale Hart
può essere utilizzato come bus di campo multidrop,
anche se la modesta velocità di aggiornamento non lo
rende particolarmente efficiente. Il protocollo supporta
il metodo Eddl (Electronic Device Description Language)
per lo scambio delle informazioni descrittive dei disposi-
tivi. Un’evoluzione più recente di questo standard è rap-
presentata dal protocollo WirelessHart che realizza reti
di tipo mesh appoggiandosi allo standard Ieee 802.15.4
nella banda dei 2,4 GHz. Le comunicazioni sono digitali
su un canale radio condiviso via Tdma utilizzando tecni-
che a dispersione di spettro per garantire la necessaria
riservatezza.
Hart Communication Foundation -
HART E WIRELESSHART
Il passaggio dalle comunicazioni analogiche a quelle digitali ha
permesso di semplificare considerevolmente il cablaggio
