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SETTEMBRE 2015
Fieldbus & Networks
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stemi Sercos III, per il quali sono specificati fino a 511 nodi. Al contra-
rio, sono previste da Profinet RT solo connessioni in linea, con switch
integrati.
Gestione del traffico di rete
Supporto per traffico diretto, ovvero la possibilità di ogni nodo di in-
viare dati senza che questi debbano necessariamente transitare prima
da un nodo master, e gestione del traffico sulla base della priorità, con
la possibilità di variare il tempo di ciclo in base al messaggio, sono
funzionalità importanti nelle applicazioni realtime e nel caso di rete
con carico elevato. Powerlink e Sercos III supportano traffico ‘direct
cross’ su tutti i nodi, mentre ciò richiede che il modulo disponga di
funzionalità di scanner nel caso della specifica Ethernet/IP. Dipende
invece strettamente dalla topologia della rete nel caso di Ethercat.
I protocolli Powerlink, Ethernet/IP e Profinet prevedono esplicita-
mente il supporto per tempo di ciclo variabile; lo stesso è stato intro-
dotto solo di recente in Sercos III, mentre è rimandato alla specifica
implementazione nel caso delle reti Ethercat.
Tempo di ciclo e jitter
Stanti le attuali implementazioni, Ethercat risulta il protocollo che assi-
cura il minore tempo di ciclo, circa tre volte inferiore di quanto ottenuto
con le architetture Profinet, nella versione IRT, e Sercos III e addirittura
15 volte minore di quello dei sistemi Powerlink e CC-Link IE. Anche
il jitter è piuttosto basso, di molto inferiore a 1 µs, grazie anche al
principio di funzionamento con clock distribuiti e basato su algoritmo
proprietario implementato nei nodi slave.
È tipicamente di poco sotto questo valore, invece, quanto misurato
nelle reti Sercos III, Powerlink e Profinet, dove pesano il jitter intrin-
seco del nodo master e, nell’ultimo caso, la topologia della rete con il
numero di switch e hub in cascata.
Latenza dello stack di protocollo
Softing, azienda tedesca specializzata nei bus di campo, ha analizzato
le prestazioni dello stack di protocollo, misurando il tempo di latenza
su un hardware comune, calcolato dalla ricezione del pacchetto di rete
alla disponibilità dei dati al livello applicativo. Le migliori prestazioni si
sono ottenute con i protocolli Ethercat, Profinet I/O ed Ethernet/IP, con
ritardi medi, rispettivamente, di 0,1143 ms, 0,5788 ms e 1,8873 ms.
Sicurezza
L’introduzione della Direttiva europea sulle macchine 2006/42/EC ha
posto enorme attenzione sul discorso sicurezza, spingendo molti dei
principali vendor ad adottare soluzioni integrate, estendendo nel con-
tempo le reti esistenti per consentire lo scambio di informazioni rela-
tive alla sicurezza attraverso protocolli di ‘tunneling’, ovvero il principio
dei ‘black channel’ descritto nello standard IEC 61784-3 e certificato
fino a SIL3. Ethernet/IP e Sercos III, per esempio, hanno introdotto il
supporto per i paradigmi CIP Safety e OpenSafety.
Quest’ultimo è supportato anche da Profinet, Ethercat, Modbus e Po-
werlink. I soli Profinet ed Ethercat implementano invece, rispettiva-
mente, il protocollo di sicurezza Profisafe e FSoE. OpenSafety è a oggi
l’unica specifica di sicurezza ‘open source’, il che garantisce la compa-
tibilità tra i diversi stack di protocollo, minori limitazioni legali, ridotto
‘time-to-market’ e maggiore facilità di implementazione. Supporta
inoltre traffico diretto tra i nodi, riducendo quindi i tempi di reazione a
eventuali allarmi o singolarità nelle rete.
Figura 4 - Schema di una rete Ethercat ad anello con ridondanza
Fonte:tr1.cbsistatic.com