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SETTEMBRE 2015
Fieldbus & Networks
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di parametri e la possibilità di instradare l’informazione all’interno
delle singole reti bus di campo basate su Ethercat Device Protocol.
Queste caratteristiche fanno di EAP una soluzione particolarmente
adatta per costruttori di macchine che necessitino di architetture di
impianto modulari, nelle quali molteplici controllori gestiscono cia-
scuno specifiche funzionalità e richiedono anche, però, di comunicare
tra loro allo scopo di cooperare in modo armonico alla realizzazione
delle funzioni complessive dell’impianto.
EAP: comunicazione a livello di impianto
Pensato per la comunicazione tra controllori, Ethercat Device Proto-
col garantisce l’autonomia di ogni controllore nello svolgimento delle
operazioni locali, spesso caratterizzate da tempi ciclo diversi. Per
questa ragione, l’approccio master/slave utilizzato da Ethercat Device
Protocol non risulta essere in questo caso la soluzione ottimale; EAP
adotta, al contrario, un modello di tipo publisher/subscriber (Pushed
Data Exchange). Qualunque dispositivo EAP che intenda inviare infor-
mazioni è configurato come ‘publisher’ e trasmette i propri dati sulla
rete. Uno o più dispositivi ‘subscriber’ possono ‘intercettare’ i tele-
grammi Ethernet inviati dai publisher e fare uso dei dati in essi conte-
nuti. I dati possono essere pubblicati ciclicamente, con una periodicità
che può corrispondere esattamente o essere un multiplo intero del
tempo ciclo del dispositivo publisher, oppure quando il valore dei dati
subisce una variazione. I dispositivi publisher possono configurare
l’informazione trasmessa come ‘unicast’, per cui l’informazione può
essere ricevuta solamente da uno specifico subscriber, ‘multicast’,
definendo un sottoinsieme di subscriber aventi diritto ad accedere
all’informazione, o ‘broadcast’.
Come alternativea al Pushed Data Exchange, EAP supporta anche un
Polled Data Mode. In questo caso, un dispositivo EAP invia dati di out
put a uno (connessione 1:1) o molteplici (connessione 1:N) subscriber
e richiede, al contempo, a tali dispositivi di fornire i propri dati. La
quantità e il tipo di dati che possono essere trasmessi tramite EAP
sono arbitrari. È possibile trasmettere e ricevere tipi di dati elemen-
tari, così come variabili strutturate.
L’informazione è trasmessa dai dispositivi insieme a un campo ‘cycle’
a 16-bit, aggiornato con il tempo ciclo del mittente. Questo campo è
incrementato ogni volta che l’informazione viene trasmessa: i dispo-
sitivi riceventi possono farne uso come numero sequenziale, in modo
da verificare se uno o più telegrammi siano andati perduti durante la
propagazione. In aggiunta, ogni dispositivo ricevente associa all’infor-
mazione ricevuta un campo ‘quality’, sempre a 16-bit, aggiornato con
il tempo ciclo del ricevente, contenente il tempo trascorso dall’ultima
ricezione dell’informazione stessa. Grazie a queste variabili di diagno-
stica, i dispositivi EAP riceventi sono sempre in grado di monitorare il
determinismo della comunicazione e di reagire prontamente in caso
di errori o perdita di comunicazione.
Ridotte specifiche hardware
Dal momento che la comunicazione a livello di impianto presenta spe-
cifiche di determinismo meno stringenti rispetto al livello di campo,
i dispositivi EAP non richiedono alcun componente dedicato, come
l’Ethercat Slave Controller nel caso di Ethercat Device Protocol: i
telegrammi non vengono più processati ‘on-the-fly’ e l’interfaccia
hardware è sempre rappresentata da una porta di rete standard. Per
questo motivo, con EAP può essere utilizzata un’infrastruttura di rete
tradizionale basata su switch e sono supportati anche collegamenti
di tipo wireless. I dati EAP possono essere trasmessi con elevata effi-
cienza all’interno di frame Ethernet ‘grezzi’, qualora non sia richiesto
alcun routing con l’esterno della LAN, o mappati all’interno di pac-
chetti UDP/IP, instradabili perciò all’esterno della singola sottorete
attraverso il protocollo IP.
Ethercat Automation Protocol può essere inoltre trasmesso in paral-
lelo con altri protocolli di rete, quali OPC UA, http o FTP, agevolando
l’integrazione verticale dell’architettura di comunicazione.
Comunicazione ciclica e aciclica con EAP
Oltre alla comunicazione ciclica, EAP supporta la possibilità di scam-
biare informazioni acicliche utilizzando il protocollo AoE (ADS over
Ethercat). Ciascun dispositivo EAP o EDP è identificato da un indirizzo
AoE univoco e l’informazione può essere instradata da un dispositivo
AoE a un altro. Tutti i protocolli di comunicazione mailbox tradizionali,
come CoE, SoE o FoE (CAN application protocol, servodrive profile o
file transfer over Ethercat) possono essere incapsulati nei telegrammi
AoE e trasmessi da un controllore Ethercat a un altro. In questo modo,
software di configurazione e diagnostica possono inviare e ricevere
dati aciclici, che possono essere utilizzati per configurare specifiche
proprietà del controllore o essere inoltrati all’interno delle reti Ether-
cat Device Protocol, raggiungendo i singoli dispositivi slave a scopo
di parametrizzazione o diagnostica.
Coesistenza con OPC UA
Grazie alle sue prestazioni realtime, alle estese funzionalità di dia-
gnostica e alla possibilità di essere trasmesso in parallelo ad altri
protocolli su un’infrastruttura di rete tradizionale, senza particolari
specifiche a livello hardware, EAP rappresenta uno strato intermedio
perfetto tra il livello bus di campo e il mondo IT.
Nel corso degli ultimi anni, protocolli come OPC UA si sono affermati
come standard universali per lo scambio di dati a livello di impianto.
Da questo punto di vista, EAP non dovrebbe essere considerato come
Il meccanismo Pushed Data Exchange
Modalità di funzionamento Polled Data Mode