Una rete Ethernet a livello dei dispositivi di campo

CC-Link IE e CC-Link sono reti industriali aperte che consentono ai dispositivi di molti produttori diversi di comunicare tra loro

Industry 4.0 ha generato una variante industriale di IoT, ovvero l’IoT industriale (IIoT), che offre prestazioni in tempo reale: molti sistemi di produzione devono gestire dati critici che richiedono una stretta coordinazione di sensori e attuatori per poter controllare i circuiti chiusi in sicurezza.
Ci sono diverse maniere di utilizzare la rete Ethernet per ottenere un approccio deterministico, nel quale un’azione specifica si verifica entro il periodo di tempo definito dal sistema. Ma le varianti Ethernet utilizzate per il controllo industriale sono spesso limitate a 100 Mb, di conseguenza i grandi set di dati provenienti da applicazioni di rilevamento avanzate come i sistemi di visione per macchinari, la scansione 3D e l’analisi della potenza pesano sulla larghezza di banda.

Inoltre, la creazione di una rete Ethernet può essere un processo complesso. La base di competenze richieste può estendere i tempi di fermo e di manutenzione, influenzando la capacità di apportare modifiche alla rete. Gli ingegneri di controllo esperti sono sempre più rari nel reparto di produzione, di conseguenza, se richiesto, la tendenza è quella di coinvolgere esperti di automazione. Per questo alcuni utenti esitano a passare dal tradizionale fieldbus a una versione Ethernet equivalente.

CC-Link IE e CC-Link sono reti industriali aperte che consentono ai dispositivi di molti produttori diversi di comunicare tra loro. Vengono utilizzate prevalentemente in applicazioni di controllo per macchinari, celle o processi nelle industrie manifatturiere e di produzione, ma possono essere impiegate anche per gestire gli impianti e informatizzare gli edifici.
La versione fieldbus di CC-Link è stata originariamente sviluppata da Mitsubishi Electric nel 1997 e poi rilasciata come rete aperta per consentire ai produttori di renderla compatibile anche coni i propri prodotti. Clpa (CC-Link Partner Association) è stata fondata per sviluppare e promuovere questa tecnologia di rete e offrire assistenza alle aziende associate. Attualmente sono disponibili oltre 1.600 prodotti compatibili con CC-Link IE e CC-Link, tra i quali PLC, robot, servosistemi, drive, collettori per valvole, I/O module digitali e analogici, controller di temperatura e di flusso di massa.

Dopo CC-Link, nel 2007 è stato creato CC-Link IE (Industrial Ethernet). Attualmente, questo è l’unico protocollo aperto con rete Ethernet industriale in grado di operare a velocità Gigabit rendendolo la scelta ottimale per le applicazioni Industry 4.0 emergenti. CC-Link IE è disponibile in due versioni: CC-Link IE Control, destinata a essere utilizzata come “dorsale” di comunicazione per intere fabbriche, e CC-Link IE Field, per il collegamento dei controller ai dispositivi di campo. Entrambe funzionano a 1 Gigabit al secondo.

“È difficile concepire Industry 4.0 senza una tecnologia di comunicazione come CC-Link IE” dice John Browett, AD di Clpa Europe. “La connettività lungo l’intera catena di valori è un obiettivo entusiasmante, ma implica la gestione di grandi quantità di dati con efficienza e precisione, nonché la possibilità per i dispositivi di molti produttori diversi di comunicare liberamente su una rete comune”.
Per ottenere comunicazioni stabili a prescindere dal traffico di rete, CC-Link IE si avvale della sua larghezza di banda di livello Gigabit per garantire che i dati di processo sincroni (o ‘ciclici’) – aggiornamenti I/O e così via – non risentano dei cambiamenti dovuti al traffico di rete non pianificato (ad esempio, dovuto ad allarmi improvvisi o ad altri dati asincroni – o ‘transitori’). Questo consente di mantenere le prestazioni massime per entrambi i canali, senza cali prestazionali, utilizzando cavi, adattatori e hub Ethernet convenzionali.

Mentre le velocità dati sono fondamentali per le tecnologie Ethernet industriali, la completezza del tutto richiede che anche i controller siano collegati ai dispositivi di campo: CC-Link IE Field offre proprio questa possibilità. Consente di collegare i dispositivi di campo ai controller tramite cavi Cat.5e standard e la tecnologia Ethernet Gigabit; mantiene quindi le alte prestazioni anche a livello dei dispositivi di campo più elementari, come ad esempio i blocchi I/O. Anziché complicare le cose con l’indirizzamento IP, la programmazione a oggetti (OOP) e le configurazioni specifiche sul layer fisico, l’indirizzamento di nodo di CC-Link IE avviene semplicemente numerando le stazioni (da 1 a 121). Tutte le complesse operazioni di indirizzamento e comunicazione Ethernet vengono portate a termine automaticamente in background.

Inoltre, CC-Link IE consente di progettare la topologia di rete nel modo più adatto all’applicazione. Consente di utilizzare topologie a stella e ad anello, in alcuni casi combinandole. I layout in linea e ad anello offrono inoltre l’ulteriore vantaggio di poter essere connessi direttamente “a margherita”, eliminando quindi i costi aggiuntivi e la complessità portata dagli switch di rete richiesti per realizzare le connessioni.
Infine, per le applicazioni dove la velocità Gigabit non è ancora disponibile, Clpa ha recentemente introdotto CC-Link IE Field Basic, che estende la compatibilità con CC-Link IE ai dispositivi a 100 Mbit con un’implementazione puramente a livello software. A questo punto, qualsiasi dispositivo Ethernet può essere compatibile con CC-Link IE.

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