Bus di campo

Entrambi i distributori supportano lo sviluppo di sistemi e prodotti per le soluzioni Single Pair Ethernet nelle applicazioni Industrial IoT e di automazione dei processi. Single Pair Ethernet, o SPE, è un'importante tecnologia emergente che può contribuire alla convergenza delle comunicazioni dati end-to-end, rivolte ai sistemi Industrial IoT (IIoT) e Industry 4.0.

L'Industria 4.0. ha profondamente cambiato il modo in cui il settore manifatturiero opera, a favore di fabbriche sempre più digitali, che lavorano in autonomia. Finora, il focus è stato da un lato, la ricerca dei massimi livelli di produttività e qualità e, dall'altro, la riduzione dei costi associati agli interventi di manutenzione, grazie anche alle possibilità offerte dalla tecnologia Ethernet.

La progettazione di reti Ethernet, grazie al Single-Pair Ethernet (SPE), entra in una nuova fase ancora più evoluta: la crescente necessità di digitalizzazione degli impianti industriali ha, infatti, reso necessaria una maggiore integrazione dei dispositivi IIoT.

Le tecnologie proposte dal Consorzio PROFIBUS e PROFINET si stanno evolvendo ed adeguando, anzi precorrendo, quelle che saranno i futuri sviluppi nel settore della comunicazione industriale e sono già stati implementate funzionalità e servizi che permettano di soddisfare le sempre maggiori richieste di prestazione da parte del settore.

In un moderno impianto di stoccaggio di prodotti petroliferi, sono mediamente installate diverse centinaia, se non migliaia di valvole. Per la loro movimentazione si impiegano attuatori elettrici che consentono di effettuare le manovre necessarie senza la presenza fisica di personale.

ABB lancia una nuova versione del suo DCS, ABB Ability? System 800xA 6.1.1, che offre I/O con funzionalità estese, una messa in servizio più semplice e flessibile con una maggiore sicurezza intrinseca utile come base per la trasformazione digitale. ABB Ability? System 800xA 6.1.1 rappresenta un'evoluzione del controllo automatizzato e della gestione degli impianti, consolidando la posizione primaria di leadership e di pioniere nel mercato dei sistemi di controllo distribuito. Migliorando le funzionalità di collaborazione, l'ultima versione del DCS di riferimento di ABB permette ai decision-maker di rendere i loro impianti pronti per le sfide del futuro digitale. ABB Ability? 800xA 6.1.1 potenzia la collaborazione attraverso una serie di nuove caratteristiche e funzionalità che includono una messa in servizio più semplice, flessibile e veloce dei progetti greenfield e delle espansioni brownfield con un nuovo Ethernet I/O Field Kit arricchito di funzionalità - ora con xStream Commissioning. Questo permette agli utenti di configurare e testare gli I/O sul campo da un singolo laptop, senza la necessità di avere un software di controllo o l'hardware del controllore di processo. Questo permette ai tecnici I&C di eseguire in campo simultaneamente loop-check in automatico di più dispositivi smart, documentando tutti i risultati. Il Sistema 800xA 6.1.1 rende più facile che mai l'implementazione di soluzioni digitali. Grazie all'estensione del sistema 800xA Publisher, è possibile scegliere in modo facile e sicuro quali dati trasmettere ad ABB Ability? Genix Industrial Analytics e AI Suite, sia su edge che su cloud. "ABB Ability? System 800xA 6.1.1 è la versione più performante del potente DCS di ABB, già leader nel mercato globale. Oltre ad essere un sistema di controllo di processo, un sistema di controllo elettrico e un sistema di sicurezza, la nuova versione facilita la collaborazione, permettendo così di migliorare ulteriormente l'efficienza in fase di ingegneria, le prestazioni degli operatori e l'utilizzo degli asset" ha commentato Bernhard Eschermann, Chief Technology Officer, ABB Process Automation. "Per esempio, ora con xStream Commissioning vengono eliminati i rischi e i ritardi nei grandi progetti, consentendo l'approccio Adaptive Execution di ABB per lo sviluppo dei progetti. Inoltre, le interfacce standard permettono ai clienti utilizzare al meglio i dati operativi nel loro percorso di digitalizzazione, il tutto tenendo sotto controllo la sicurezza informatica".

A differenza di un segnale analogico, che come grandezza fisica può assumere valori continui, un segnale digitale è costituito da valori discreti. Solitamente vengono sempre in mente lunghe stringhe di zeri e uno che fluttuano nello spazio: 0101 0111 0100 1001 0100 1011 0100 0001 0011 1101 0101 0001 0111 0101 0110 0001 0110 1100 0110 1001 0111 0100 0110 0001 0110 0110 0101 0111 0100. Chiunque ha certamente già sentito il termine CANopen come rappresentazione di segnale digitale. CANopen è un protocollo di comunicazione basato sullo standard CAN, di cui l'organizzazione CAN in Automation (CiA) si occupa dal 1995. È stabilito come standard nella norma europea EN 50325-4. Il protocollo è stato sviluppato come una rete standardizzata e incorporata con opzioni di configurazione altamente flessibili. Origine dello standard CAN Il Controller Area Network, noto anche come CAN-bus, è uno standard seriale per bus di campo (principalmente in ambiente automotive), di tipo multicast, introdotto negli anni ottanta dalla Robert Bosch GmbH, per collegare diverse unità di controllo elettronico (ECU). Il CAN è stato espressamente progettato per funzionare senza problemi anche in ambienti fortemente disturbati dalla presenza di onde elettromagnetiche e può utilizzare come mezzo trasmissivo una linea a differenza di potenziale bilanciata come la RS-485. L'immunità ai disturbi EMC può essere ulteriormente aumentata utilizzando cavi a doppino intrecciato. Sebbene inizialmente applicata in ambito automotive, come bus per autoveicoli, attualmente è usata in molte applicazioni industriali di tipo embedded, dove è richiesto un alto livello di immunità ai disturbi. Il bit rate può raggiungere 1 Mbit/s per reti lunghe meno di 40 m. Velocità inferiori consentono di raggiungere distanze maggiori (ad es. 125 kbit/s per 500 m). Il protocollo di comunicazione del CAN è standardizzato come ISO 11898-1 (2015). *Fonte: Wikipedia A cosa serve il segnale digitale CANopen? Come indicazione generale, il CANopen fornisce diversi oggetti di comunicazione che rendono possibile implementare il comportamento di rete desiderato in uno strumento. Tramite questi oggetti di comunicazione, gli strumenti o i sensori sono in grado di comunicare dati di processo, visualizzare stati di errore interni al dispositivo o influenzare e controllare il comportamento della rete. I segnali in uscita visti più da vicino Ma cosa significa tutto questo e perché vale la pena di sostituire i collaudati segnali analogici con quelli digitali? Questo articolo esamina le seguenti cinque aree in un modo che sia il più generalmente comprensibile possibile: precisione, affidabilità, diagnostica, architettura del sistema e gestibilità del segnale di uscita digitale CANopen, che viene offerto come standard per i sensori WIKA. Già nel 2015, un'analisi dettagliata delle differenze di precisione tra sensori analogici e CANopen da parte di due colleghi di WIKA ha dimostrato la maggiore suscettibilità agli errori dei sensori analogici. Ciò è dovuto al fatto che il segnale viene convertito tre volte: prima da analogico a digitale (AD), poi di nuovo da digitale ad analogico (DA), e infine digitalizzato di nuovo nel controllore. In genere, inoltre, il segnale viene anche linearizzato, il che porta a ulteriori errori. Il punto più debole della tecnologia di misura analogica è il percorso che il segnale copre dal sensore fino allo strumento finale attraverso connettore di collegament

ABB ha incorporato l'alimentazione tramite connettività Ethernet nell'ultima versione del misuratore di portata elettromagnetico ProcessMaster(*) e del misuratore di portata massica CoriolisMaster, aprendo una nuova strada nella strumentazione e nella comunicazione industriale. La connettività Power over Ethernet (PoE) offre diversi vantaggi nell'ingegneria di processo in quanto elimina la necessità di un'infrastruttura di alimentazione c.c. separata, rendendo possibile l'alimentazione elettrica e la comunicazione attraverso lo stesso cavo. Questo si traduce in una maggiore agilità, in quanto i misuratori di portata possono essere installati ovunque servano. Inoltre, la soluzione Ethernet a 4 fili di ABB coniuga le uscite classiche ai protocolli di comunicazione del futuro. Il design modulare consente l'unione dei due mondi e fa sì che i misuratori di portata siano pronti per le tecnologie del futuro, aumentando la loro longevità. Inoltre, i misuratori di portata con connettività Ethernet aumentano la semplicità, la flessibilità e l'affidabilità delle operazioni nell'automazione dei processi, migliorando nel contempo la visibilità dei dati. Permettono infatti di sbloccare diversi dati precedentemente nascosti nei dispositivi di campo, come i valori di misura di densità, conducibilità o concentrazione del fluido. Sarà così più semplice, per i clienti di tutti i settori, identificare i punti di misura ridondanti negli impianti e realizzare economie nell'intero processo. (*)La connettività Ethernet per il misuratore di portata elettromagnetico ProcessMaster è attualmente disponibile solo in Nord America. Sarà introdotta a livello globale nei prossimi mesi del 2021.

Gli Edge Gateway di Hilscher sono in grado di colmare e conciliare le diverse nature delle reti industriali ed informatiche, gestendo al contempo funzionalità di pre-aggregazione, servizi di Edge computing e una semantica uniforme nei segnali provenienti dal campo.

La tecnologia di trasmissione dati è solo seriale attraverso una rete ad anello detta token ring. Utilizzandoun solo cavo, PROFIBUS ha il vantaggio di ridurre il cablaggio tra i nodi della rete ed è principalmente utilizzato per collegare il Master (PLC) con utenze I/O remote.