La Ethernet è da lungo tempo lo standard di comunicazione nelle IT. Negli ultimi dieci anni Ethernet viene usata sempre più frequentemente nell'ambiente industriale. Quali sono le ragioni di tale fatto? Inoltre: Ethernet è effettivamente adatta alle elevate esigenze della produzione?

La comunicazione nelle applicazioni industriali richiede spesso requisiti che non giocano alcun ruolo nelle comunicazioni aziendali: nell'industria le parole chiave decisive sono tempo reale e determinazione.

Per l'ambiente degli uffici non è certo un problema e non comporta alcun malfunzionamento che una e-mail od un ordine di stampa giunga con il ritardo di mezzo secondo. Ma tale ritardo non è spesso accettabile per il controllo di una macchina in ambiente industriale. La reazione deve avvenire entro un tempo dato. I sistemi di comunicazione usati più frequentemente nelle applicazioni industriali sono pertanto i bus di campo (field bus) come il Profibus, il CAN, ecc., i quali garantiscono la necessaria gestione in tempo reale.

I diversi livelli dei sistemi di comunicazione

I sistemi di comunicazione per le applicazioni industriali si possono suddividere in diversi livelli:

  • Livello di campo
  • Livello del controllore
  • Livello del controllo processo

Una delle sfide poste frequentemente dagli impianti moderni è la comunicazione universale partendo dal livello del controllo processo, ove ad esempio si trovano i sistemi ERP, e proseguendo giù fino al livello di campo dei sensori ed attuatori.

Al livello di controllo processo, la comunicazione via Ethernet è lo standard, per cui ci si sforza di gestire anche la comunicazione di basso livello usando Ethernet. Quindi, nel corso degli ultimi dieci anni, sono stati presentati vari approcci e soluzioni per ottenere la capacità di comunicazione Ethernet in tempo reale, frequentemente necessaria per il controllo di macchinari ed impianti.

Soluzioni in tempo reale per Ethernet

Attualmente esiste un'ampia gamma di soluzioni disponibili sotto il termine Ethernet Industriale, quali Ethercat, Profinet, Ethernet/IP ecc., le quali offrono tutte la capacità in tempo reale per la comunicazione via Ethernet. La maggior parte di questi diversi sistemi sono supportati da gruppi di utenti, a loro volta sostenuti da grandi produttori nel settore dell'automazione industriale.

Tuttavia, lo sviluppo di differenti sistemi, generalmente non compatibili fra loro, significa che qui non è stata ancora ottenuta la semplice intercambiabilità ed interoperabilità presente nel settore delle comunicazioni aziendali.

Possibilità di trasferimento anche di grandi volumi di dati

Oltre alla comunicazione "universale" dal livello di controllo processo al livello di campo, la Ethernet Industriale possiede ulteriori vantaggi. Il vantaggio principale è la larghezza di banda molto alta, in confronto ai sistemi a bus di campo convenzionali, la quale consente di trasmettere ad alta velocità anche i più elevati volumi di dati.

Un sistema universale offre inoltre gradi vantaggi riguardo alla manutenzione, ricovero dati (backup) ed ingegnerizzazione, vantaggi che sono in genere collegati alla minor spesa e perciò a costi inferiori. Un sistema con interfaccia di comunicazione aperte è già attrezzato per le future applicazioni. Infatti, si possono sovente implementare i miglioramenti senza la necessità di modifiche globali dello hardware.

Differenze fra Ethernet Industriale ed Ethernet "normale"

Ovviamente la Ethernet Industriale non è come la Ethernet "normale". Quali sono le differenze fra le due tecnologie?

Le svariate soluzioni per la Ethernet con capacità in tempo reale usano protocolli, componenti e topologie che, in parte, sono significativamente diverse dalla Ethernet convenzionale. Ma non è solo il diverso modo di funzionamento dovuto alla capacità in tempo reale, che risulta decisivo per i componenti utilizzati nell'ambiente industriale, come nel caso di uno switch.

Ad esempio, devono essere tollerate contemporaneamente le altre condizioni ambientali che sono presenti. I componenti devono essere progettati anche per resistere alle notevoli sollecitazioni causate da polveri, umidità, alte temperature, urti e vibrazioni.

Grandi volumi di dati, connessioni veloci, risultati sicuri: ecco i vari punti da considerare nell'interazione fra la tecnologia di misura, l'automazione industriale e la Ethernet Industriale.

La tecnologia di misura è frequentemente usata – nelle macchine e negli impianti – durante i processi di produzione industriale. La gamma è qui estremamente variegata, dai semplici segnali acquisiti con basse frequenze - per esempio valori di temperatura lentamente variabili - fino ai complessi dati di misura, i quali devono essere acquisiti usando cadenze di campionamento molto più elevate.

La Ethernet Industriale e la tecnologia di misura nell'industria

La Ethernet consente connessioni veloci.

Una connessione veloce come quella offerta da Ethernet è un gran vantaggio, specialmente in applicazioni che generano grandi volumi di dati durante la misurazione. Se la tecnologia di misura impiegata deve essere integrata in una architettura di controllo di livello più elevata, per esempio basata su PLC, lo hardware usato deve fornire le appropriate opzioni di comunicazione.

Per le applicazioni con grande volume di dati ed ove anche il tempo reale è una necessità, risultano idonee le soluzioni basate sulla Ethernet Industriale.

Perciò, da qualche tempo, i produttori di componenti e sistemi per la tecnologia di misura offrono interfaccia per svariate soluzioni con Ethernet Industriale. La tendenza generale che si può qui osservare consiste da un lato in soluzioni con la tecnologia di misura classica e dall'altro in sempre più frequenti soluzioni di automazione.

La tecnologia di misura svolge ora anche i compiti di automazione

I moderni sistemi di tecnologia di misura industriale sono ora in grado di svolgere anche i compiti di automazione. Oltre al controllo delle sequenze di acquisizione, questi moderni sistemi possono anche controllare le macchine. La Ethernet Industriale offre inoltre nuove possibilità nei settori della manutenzione e del funzionamento a distanza. Numerose tecnologie di misura possono essere fatte funzionare utilizzando un web browser standard. I dati di misura possono essere pertanto visualizzati mediante Internet senza praticamente alcuna limitazione.

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