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- ambiente ‘sporco’: uso con temperature estreme, presenza di polvere,
agenti chimici ecc.;
- rumore elettrico: presenza di carichi disturbanti, di rumore, impianti di
potenza ‘vicini’ a impianti di segnale ecc.;
- vibrazioni;
- comunicazione realtime, necessità di assegnare priorità ai messaggi per
il controllo, sistemi ‘mission critical’.
Proprio per queste caratteristiche (si veda Figura 9) è necessario che
le installazioni basate su Ethernet per poter essere adatte al mondo
industriale soddisfino dei requisiti/modifiche rispetto alle installazioni
Ethernet per l’ambiente ‘office’. In particolare, a livello di cablaggio oc-
corre impiegare:
- cavi più robusti meccanicamente (diametro maggiore);
- cavi schermati;
- connettori più robusti, metallici e con messa a terra per gli schermi
dei cavi;
- porte sui dispositivi di tipo industriale.
Inoltre, l’hardware dei dispositivi di rete e infrastruttuale più robusti
meccanicamente, con possibilità di messa a terra e schermature e oc-
corre inserire delle modifiche a livello di software applicativo a livello
7 del modello ISO/OSI per poter garantire il realtime e il determinismo.
Il punto più critico di Ethernet sta poi nel fatto che non si tratta di un
protocollo deterministico, per cui per supportare il realtime si rendono
necessari degli accorgimenti volti a eliminare le collisioni sul mezzo
trasmissivo, responsabili del non determinismo. Le soluzioni maggior-
mente impiegate per ottenere prestazioni realtime sono le seguenti
(possono essere usate tutte o alcune, a seconda dei protocolli):
- utilizzo di switch come infrastruttura di rete;
- a livello applicativo, implementare un funzionamento di tipo publisher-
subscriber;
- a livello applicativo, implementare un funzionamento di tipo scheduler;
- implementare una sincronizzazione;
assegnare priorità ai messaggi di tipo realtime rispetto ai messaggi
non realtime.
Con l’adozione di queste tecniche è possibile rendere realtime e deter-
ministico anche un protocollo che sia basato su Ethernet. Attualmente,
le soluzioni basate su Ethernet offrono grandi potenzialità e stanno
avendo un tasso di crescita nel numero delle installazioni notevole. Per
questo le installazioni sono sempre più numerose.
White e black channel
Una delle funzionalità che rendono interessanti i protocolli Ethernet-based
è la possibilità di utilizzare l’infrastruttura di comunicazione anche per la
parte legata alla sicurezza, impiegando dei profili di sicurezza, come pre-
visto dalla IEC61784-3.
Il vincolo principale è legato al fatto che il peso dei guasti del canale
di comunicazione rispetto ai guasti complessivi ammessi per quella spe-
cifica funzione (dipendente dal livello SIL/PL richiesto) non deve essere
superiore all’1%. La norma IEC61508 permette di fare questo utilizzando
due approcci, definiti come: ‘white channel’, che prevede lo sviluppo ex-
novo di un protocollo di comunicazione per la sicurezza funzionale; e ‘black
channel’, che prevede lo sviluppo di un profilo di comunicazione al di sopra
del livello 7 applicativo di un certo protocollo di comunicazione. Il profilo
di sicurezza è responsabile di verificare i dati trasmessi, i destinatari e
l’integrità del canale comunicativo, prescindendo dal protocollo che vi è
sotto. Il protocollo serve solo per incapsulare i messaggi di sicurezza.
Figura 10 - Funzione di sicurezza e canale di comunicazione di
sicurezza
NOVEMBRE 2016
FIELDBUS & NETWORKS
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Figura 9 - Le peculiarità dell’ambiente industriale
Fonte: www.pixabay.com