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MAGGIO 2015 FIELDBUS & NETWORKS 76
Fieldbus & Networks
Con interoperabilità si intende la capa-
cità di sistemi differenti di interfac-
ciarsi tra loro in modo diretto: è questa
in un certo senso l’idea alla base di
Ethernet. Dispositivi di fornitori diversi
possono interagire senza problemi tra loro sulla
base del principio plug&play. L’interoperabilità
è già prevista da Ethercat nel principio di funzio-
namento e nell’implementazione e garantisce,
insieme al supporto di ETG - Ethercat Technology
Group, la possibilità di far cooperare dispositivi di
fornitori diversi.
Interoperabilità: cosa significa?
Innanzitutto vale la pena chiarire cosa si intende
comunemente con interoperabilità. In breve, l’in-
teroperabilità rappresenta la capacità di differenti sistemi di cooperare
correttamente. In relazione alle tecnologie bus di campo, sia quelle tra-
dizionali, sia le versioni più moderne basate su Ethernet, interoperabilità
significa la capacità dei dispositivi di campo connessi alla rete, anche
qualora essi siano stati sviluppati da costruttori diversi, di interagire tra
loro. In generale, esiste una differenza significativa tra i sistemi bus di
campo tradizionali, basati su un supporto fisico di tipo ‘shared medium’,
e le attuali tecnologie basate su Ethernet.
Un cavo per tutti i nodi
Lo ‘shared medium’ viene utilizzato per lo scambio di dati tra compo-
nenti all’interno di un PC o tra PC diversi. Noto è l’approccio ‘shared
medium’ in relazione al concetto di ‘bus’ che, secondo l’origine latina
del termine, significa ‘per tutti’ o ‘con tutti’. Nella tecnologia bus di
campo questo significa che tutti i dispositivi connessi alla rete, attuatori
e sensori, utilizzano a livello elettrico lo stesso identico mezzo fisico,
ossia un cavo comune.
Ogni dispositivo che viene collegato al cavo genera però un’impedenza,
a causa della quale il comportamento elettrico del cavo stesso viene
leggermente modificato. Il segnale elettrico che si propaga sul cavo
viene attenuato e in parte riflesso. Questa attenuazione limita le dimen-
sioni della rete, sia in termini di estensione spaziale, sia di numero di
dispositivi che possono essere connessi a essa. Non solo il comporta-
mento elettrico ma anche quello temporale, ossia l’istante in cui un di-
spositivo invia il segnale sul cavo, può condizionare considerevolmente
il sistema complessivo. Inoltre, può accadere che il disturbo si manifesti
non in prossimità della causa che lo ha determinato, bensì in un punto
completamente diverso della rete. Può quindi verificarsi un’influenza
reciproca tra i diversi dispositivi di campo e la ricerca degli errori può
risultare conseguentemente complessa.
Sempre punto-punto
Ethernet, così come viene utilizzato nelle reti locali, presenta sempre
al contrario un collegamento punto-punto, chiamato anche ‘point-to-
point’ o ‘peer-to-peer’). Il punto di insorgenza dei disturbi elettrici, così
come gli effetti di questi ultimi, sono così delimitati a priori, in quanto
essi possono interessare solamente i due dispositivi agli estremi di cia-
scuna tratta. Errori di protocollo, così come un comportamento tempo-
rale errato, non ingenerano conseguenze sui dispositivi adiacenti, il che
semplifica notevolmente la localizzazione degli errori. Di conseguenza,
Ethernet come tecnologia di base per il cosiddetto Ethernet industriale,
ossia Ethernet impiegato in ambienti industriali difficili, ha già intrin-
secamente il potenziale per un’interoperabilità nettamente migliore in
confronto alle tecnologie classiche, basate sul principio dello ‘shared
medium’ descritto in precedenza.
Come Ethernet ma unico nel suo genere…
Anche il protocollo Ethernet industriale Ethercat è basato su Ethernet.
Esso utilizza i telegrammi, così come il substrato fisico, dello standard
Ethernet Ieee 802.3 e soddisfa in più, in quanto Ethernet industriale, le
esigenze della comunicazione a livello bus di campo, quali la proprietà
di hard realtime, in grado di garantire tempi di risposta deterministici,
o la possibilità di integrare all’interno della rete dispositivi in numero
potenzialmente illimitato. Per poter soddisfare le esigenze sul campo
nel modo più efficace possibile, Ethercat opera con un principio di fun-
IL TEMA DELL’INTEROPERABILITÀ ASSUME PER
ETHERCAT, PROTOCOLLO ETHERNET INDUSTRIALE, UN
SIGNIFICATO PARTICOLARE, RAPPRESENTANDO UNO
DEI FATTORI DI SUCCESSO DI QUESTA TECNOLOGIA
INTEROPERABILITÀ:
FATTORE DI SUCCESSO
PER ETHERCAT
di Florian Häfele