SETTEMBRE 2014
FIELDBUS & NETWORKS
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Cover story
Phoenix Contact
sabili a consentire il riconoscimento quanto più veloce possibile
di eventuali anomalie e i comandi dedicati a reagire a esse, per
esempio definendo la commutazione su di un percorso alternativo
di distribuzione dell’energia. Le caratteristiche tecniche che de-
vono essere rispettate per questo tipo di dispositivi sono fissate,
nello specifico, dalla parte terza della serie di norme
IEC 61850, vale a dire la normativa IEC 61850-3 “Com-
munication networks and systems for power utility
automation - Part 3: General requirements”. Tali spe-
cifiche riguardano la compatibilità con limiti legati
non solo a problematiche di pura natura elettrica,
ma anche ad aspetti non elettrici, quali altitudine,
temperatura e umidità dell’ambiente applicativo e ro-
bustezza meccanica in termini di resistenza a shock,
vibrazioni ed eventi sismici.
Il posizionamento di switch o media converter in
prossimità di sistemi di tecnologia primaria comporta
inoltre la necessità di valutare approfonditamente gli
aspetti connessi alla resistenza alle perturbazioni di
natura elettromagnetica, con particolare riferimento
ai quattro parametri fondamentali descritti all’interno
della norma IEC 61000-4, ovvero la resistenza alle
scariche elettrostatiche, ai transienti veloci, alle so-
vratensioni e ai campi elettromagnetici. Tali fenomeni
di interferenza possono infatti avere conseguenze
sulla tensione di alimentazione dei sistemi, gene-
rando fenomeni quali fluttuazioni, buchi o abbassamenti di tensione,
che possono condurre a malfunzionamenti dei dispositivi in campo.
La norma IEC 61850-3 prescrive dei test specifici atti a simulare
queste potenziali influenze.
Ridondanza sicura
All’interno delle varie famiglie di prodotto relative alla componenti-
stica per infrastruttura di rete Ethernet, Phoenix Contact ha svilup-
pato anche dispositivi dedicati all’automazione per le sottostazioni
elettriche, quindi in piena conformità con la norma IEC 61850-3.
Managed ed unmanaged switch, convertitori rame-fibra e moduli di
ridondanza PRP destinati a questo settore sono facilmente identifi-
cabili a catalogo rispetto gli altri prodotti appartenenti alle mede-
sime famiglie, in quanto contraddistinti dall’aggiunta della lettera
‘E’ alla fine della sigla identificativa di prodotto.
Le funzionalità di base di switch o convertitori rame-fibra sono
già ben note e non richiedono ulteriori approfondimenti. I moduli
di ridondanza PRP sono invece dispositivi destinati a consentire la
gestione di infrastrutture di rete ridondate secondo il protocollo Pa-
rallel Redundancy Protocol (PRP) definito dalla norma IEC 62439-3
“Industrial communication networks - High availability automation
networks - Part 3: Parallel Redundancy Protocol (PRP) and High-
availability Seamless Redundancy (HSR)”. Tale protocollo viene uti-
lizzato in quelle infrastrutture di rete laddove l’elevata disponibilità
è uno dei parametri fondamentali, vista la sua capacità di permet-
tere il funzionamento continuo della rete anche in caso di singolo
guasto nel percorso di comunicazione dati. Infatti, caratteristica
preponderante del protocollo PRP, tale da differenziarlo in modo
sostanziale da tutti gli altri protocolli di ridondanza che prevedono
una connessione degli switch ad anello, è la sua capacità di rispon-
dere al generarsi del primo guasto sul supporto comunicativo con
un tempo di ripristino/commutazione pari a zero. Questo aspetto è
la conseguenza diretta delle modalità di gestione e funzionamento
del protocollo stesso, che prevede la messa in opera di due canali di
comunicazione reciprocamente indipendenti, lungo i quali circolano
in ridondanza i medesimi pacchetti dati. A originare e a concludere
questi due rami di comunicazione sono previsti due dispositivi defi-
niti RedBox: all’interno di ogni processo di comunicazione specifico,
il RedBox che nel funge da emettitore riceve i pacchetti dati da un
dispositivo a esso connesso, definito come Single Attached Node
(SAN), e li invia su entrambi i canali di comunicazione. Il RedBox
che funge da ricevitore, invece, inoltra a un dispositivo definito
DAN (Double Attached Node) a lui connesso i pacchetti dati che
riceve per primi da uno dei due canali di comunicazione ed elimina
quei medesimi pacchetti dati che gli arrivano dal secondo canale
di comunicazione. I tempi di percorrenza sui due canali possono
infatti essere leggermente diversi, in quanto la struttura e i di-
spositivi presenti su questi due canali possono essere differenti.
Ogni RedBox ha quindi due interfacce Ethernet lato ridondanza, che
usano il medesimo MAC address e presentano un medesimo indi-
rizzo IP, andando in questo modo a realizzare una ridondanza Layer
2. Un indice sequenziale identificativo di ogni singolo pacchetto dati
viene generato dal RedBox emettitore: il RedBox ricevente può così
riconoscere il mancato ricevimento di pacchetti dati dal secondo
canale di comunicazione, individuando la presenza di un impedi-
mento alla comunicazione su questo canale e procedendo quindi ad
attivare le conseguenti segnalazioni diagnostiche. Nel frattempo, il
funzionamento della rete continua a essere garantito. Il dispositivo
DAN può essere costituito anche da switch che vengono disposti in
ridondanza tra loro pur non attingendo a un protocollo direttamente
gestito dallo switch stesso.
Infine, poiché la ridondanza viene garantita lungo tutto il percorso
costituito dai due canali di comunicazione compresi nella parte di
rete originata da un RedBox emettitore e uno ricevente, mentre non
viene garantita in caso di guasto di un RedBox, è possibile prevenire
eventuali rischi connessi a simili malfunzionamenti provvedendo a
ridondare anche i RedBox.
Phoenix Contact -
Esempio di architettura realizzata secondo protocollo PRP
