Il mondo della comunicazione industriale diventa sempre più complesso. Esaminando lo sviluppo dei bus di campo, il quadro che ne emerge è il seguente: la prima generazione di tecnologia dei bus di campo fu sviluppata negli anni ’80. A quell’epoca si richiedeva al dispositivo di automazione che fosse in grado di comunicare tramite il bus di campo, ad esempio Profibus. Negli anni 2000 seguì la seconda generazione dei bus di campo con protocolli compatibili in tempo reale con Ethernet, ad esempio Profinet. Da allora, i dispositivi di automazione devono essere compatibili, a seconda della scelta, con le reti fieldbus ed Ethernet industriali standard. Lo sviluppo attuale implica che i dispositivi di automazione, oltre a trasmettere i dati di processo tramite reti fieldbus o Ethernet industriali, devono essere compatibili anche con funzioni di sicurezza e funzioni IT. Di conseguenza i requisiti dell’interfaccia di comunicazione di un dispositivo di automazione diventano sempre più complessi e l’interfaccia di comunicazione va trasformandosi sempre di più in un dispositivo multi-uso.
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Gli svantaggi del doppio indirizzo IP
Per soddisfare tutti i requisiti, oggi si tende a dotare un dispositivo di automazione di due interfacce di rete: una per la trasmissione dei dati di processo tramite rete Ethernet industriale e una per le funzioni IT. In questo modo, un unico dispositivo di automazione con interfaccia Ethernet Industriale è spesso presente nella rete con due indirizzi IP. Questo approccio comporta maggiori spese per lo sviluppo e l’hardware, nonché costi aggiuntivi per la gestione e la pianificazione della rete.
Un ulteriore svantaggio è il fatto che in questo modo non tutti i requisiti dell’industria automobilistica vengono soddisfatti. Infatti nel campo dell’automazione dei costruttori tedeschi di automobili (AIDA) si richiede che tutte le funzioni di comunicazione di un dispositivo di automazione vengano svolte da un’unica interfaccia Ethernet e attraverso un unico indirizzo IP.
Un indirizzo IP unico per i dati di processo ed i dati IT
Per soddisfare le richieste di AIDA, i produttori di dispositivi hanno due possibilità: realizzare uno sviluppo interno, molto costoso e complicato, o ricorrere all’esperienza di partner tecnologici specializzati. È proprio qui che entra in gioco HMS Industrial Networks, poiché HMS offre ai produttori di dispositivi una tecnologia certificata e collaudata che consente di realizzare un’interfaccia di comunicazione efficiente, dove i dati di processo vengono trasmessi in tempo reale mediante Profinet, EtherNet/IP o EtherCAT e le funzioni IT, basate su TCP/IP, sono gestite con un unico collegamento di rete ed un unico indirizzo IP.
Un’interfaccia di comunicazione unica
I requisiti richiesti dai produttori per le funzionalità IT sono diversi. Per molti produttori sono sufficienti funzioni di base. D’altra parte, per i produttori che hanno già implementato complesse funzioni IT nella loro applicazione, la personalizzazione e la versatilità in questo campo sono molto importanti. Pertanto, nella serie 40 di Anybus CompactCom, HMS offre diverse versioni di interfacce di comunicazione che differiscono in base all’entità e alla versatilità delle funzioni IT.
Tale gamma di prodotti è composta da efficienti interfacce integrate per protocolli real-time basati su Ethernet, che consentono anche funzioni IT industriali tramite lo stesso collegamento di rete. Con Anybus CompactCom il dispositivo di automazione presenta un unico indirizzo IP nella rete. Come richiesto dal Gruppo AIDA.
Interfaccia di rete con funzioni IT di base
L’interfaccia di comunicazione con funzioni IT di base può interessare i produttori che non desiderano caricare il microprocessore dell’applicazione con funzioni IT, ad esempio perché il processore è già giunto al limite delle sua capacità. In questo caso Anybus CompactCom offre il vantaggio che il processore dell’interfaccia di comunicazione, oltre ai dati in tempo reale del protocollo Ethernet industriale, gestisca anche i dati IT, sgravando completamente il dispositivo d’automazione dalla necessità di farlo. Di ciò possono avvantaggiarsi anche i produttori con poca o nessuna esperienza in funzioni IT. Utilizzando Anybus CompactCom, senza spese supplementari, possono sfruttare le funzioni base IT del modulo di comunicazione, ad esempio il server FTP e web server, l’interfaccia TCP/IP Socket ed e-mail client. Un ulteriore gruppo di utenti è costituito dai produttori per i quali le funzioni IT sono piuttosto secondarie. In tutti questi casi, HMS ritiene che un’interfaccia di comunicazione con funzioni IT di base sia la scelta giusta.
Interfaccia di rete con funzioni IT avanzate
Per i produttori di dispositivi che richiedono funzioni IT molto complesse, HMS offre Anybus CompactCom anche con un’interfaccia RMII. RMII significa “Reduced Media Independent Interface”. Questa interfaccia consente di interrogare direttamente il controllore Ethernet dell’hardware del dispositivo di automazione e dunque di accedere direttamente alle funzioni IT implementate nel dispositivo.
RMII funge da deviatore di dati, ovvero separa i dati Ethernet Industriali dai dati IT. Per consentire tempi di reazione rapidi ed efficienti, il deviatore di dati è integrato nell’hardware dell’interfaccia di comunicazione. Come Anybus CompactCom con funzioni IT di base, anche Anybus CompactCom con RMII gestisce in modo completamente autonomo la trasmissione dei dati di processo in tempo reale del protocollo Ethernet industriale. I dati IT vengono tuttavia inoltrati all’applicazione principale del dispositivo d’automazione tramite il canale Ethernet trasparente. Ciò offre al produttore del dispositivo la massima versatilità e personalizzazione possibile di tutte le funzioni IT.
Anybus CompactCom con canale Ethernet trasparente è pensato per i produttori che dispongono già di una vasta esperienza in ambito IT e che nel proprio dispositivo di automazione utilizzano un proprio sistema operativo, ad esempio Linux. Di solito i protocolli IT basati su TCP/IP sono parte integrante del sistema operativo, per cui i produttori di dispositivi possono realizzare le funzioni IT desiderate direttamente nella loro applicazione. Un ulteriore gruppo di utenti è rappresentato dai produttori che hanno già sviluppato complesse funzioni IT per il loro dispositivo e che ora affrontano la sfida di collegare il dispositivo di automazione a nuove reti Ethernet industriali. Grazie all’interfaccia RMII di Anybus CompactCom, questi produttori possono continuare ad utilizzare le loro funzioni IT avvalendosi comunque della molteplice compatibilità di rete del sistema Anybus.
Trasmissione sincrona dei dati di processo in tempo reale
La vasta competenza di HMS riguarda le diverse interfacce multi-rete per Ethernet industriale in tempo reale, ad esempio Profinet IRT, EtherNet/IP, EtherCAT ecc. Indipendentemente dalla variante IT del modulo di comunicazione alla quale il produttore di dispositivi decide di ricorrere, egli si avvarrà comunque della certificazione delle soluzioni di comunicazione di HMS e che quest’ultime soddisfino le attuali specifiche dei protocolli. Grazie all’interfaccia hardware e software standardizzata, con Anybus CompactCom i produttori di dispositivi possono realizzare diversi collegamenti di rete per più reti industriali in un unico progetto di sviluppo. Se in un primo momento il produttore di dispositivi dovesse avere bisogno solo del collegamento ad una rete, ad esempio Profinet, in seguito potrà comunque aggiungere altri collegamenti a diverse reti con una spesa ragionevole.
Tutte le funzioni di comunicazione rientrano in un modulo di comunicazione compatto. Non è necessario che il produttore di dispositivi si occupi dei dettagli, basta che acceda ai dati attraverso un’interfaccia applicativa standardizzata. La serie 40 di Anybus CompactCom è compatibile con tutti i principali protocolli Ethernet industriali ed è particolarmente adatta per applicazioni nelle quali la rapida comunicazione in tempo reale rappresenta un aspetto essenziale.
Qualora le funzioni IT basate su TCP/IP dovessero integrare la funzionalità del dispositivo di automazione principalmente per scopi di manutenzione e diagnosi, HMS raccomanda Anybus CompactCom con funzioni IT di base.
Il modulo di comunicazione con interfaccia RMII e canale Ethernet trasparente è pensato per i produttori di dispositivi che richiedono volumi elevati di dati TCP/IP e che tuttavia non desiderano rinunciare ai vantaggi che un’interfaccia multi-rete efficiente e certificata offre per la trasmissione dei dati di processo in tempo reale.
Tre varianti di formato
Le interfacce di comunicazione della gamma di soluzioni Anybus CompactCom sono disponibili non soltanto con funzioni IT di base o RMII per il canale Ethernet trasparente, bensì anche in tre diversi formati: modulo, brick e chip.
I produttori di dispositivi raggiungeranno più rapidamente l’obiettivo con il modulo di comunicazione embedded, pronto all’uso. Nel modulo, l’hardware ed il software dell’interfaccia di comunicazione, compresi i connettori di rete, sono completamente integrati in un involucro di plastica. Il modulo viene introdotto nell’apposito slot del dispositivo di automazione.
I brick consentono allo sviluppatore un maggiore grado di libertà nella scelta dei connettori e del posizionamento dell’interfaccia di comunicazione.
I produttori che fabbricano i loro dispositivi in quantità molto elevate, e che dunque spesso rinunciano alla modularità, possono utilizzare Anybus CompactCom in formato chip, insieme al gruppo di soluzioni software, integrandolo così nell’elettronica dei loro dispositivi. Gli HMS Solution Center realizzano anche versioni personalizzate secondo i requisiti del cliente e, su richiesta, gli esperti del reparto “Technical Services” assistono i costruttori nell’implementare la tecnologia Anybus.
Le interfacce di comunicazione integrate della serie 40 di Anybus CompactCom sono disponibili per le reti Ethernet industriali Profinet IRT, EtherNet/IP, EtherCAT, Powerlink, Modbus-TCP e CC-Link IE Field, nonché per i fieldbus Profibus, DeviceNet e CC-Link.
Utilizzando la tecnologia Anybus, i costruttori di dispositivi si affidano ad una soluzione versatile e pronta per il futuro. HMS continua a sviluppare costantemente tale gamma di soluzioni e durante la fase di aggiornamento tecnico aggiungerà gradualmente nuovi protocolli quali OPC UA, MQTT o TSN.
