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Blog: Single-pair Ethernet – Adozione di sistemi in diversi scenari

Parte 3: Adozioni del sistema nell’automazione di processo

Sebbene le reti di automazione industriale si basino oggi in gran parte sugli standard Ethernet, l’adozione di Ethernet nel campo dell’automazione di processo è ancora in corso. Per indirizzare e abilitare i modelli di business per l’Industria 4.0 e Industrial Internet of Things, Namur ha rilasciato un’architettura aperta (NOA) che definisce un concetto di comunicazione su tutti i livelli del cloud. Namur ha pubblicato inoltre un documento per determinare le reti future nell’automazione di processo come reti IP con Ethernet. Il FieldComm Group, insieme a PI e ODVA, ha costituito un gruppo che ha guidato in larga misura i progressi nell’IEEE e determinato i requisiti di sistema per una rapida adozione sul campo.

L’immagine mostra le diverse zone di un impianto di processo per indirizzare diversi livelli di sicurezza intrinseca e dispositivi alimentati ad anello o in modo separato in aree pericolose come la Zona 0. La rete stessa utilizza la ben nota topologia spur e trunk che include la capacità di alimentare fino a 50 dispositivi con un massimo di 500 mA ciascuno. Inoltre, i cavi e le installazioni esistenti possono essere riutilizzati per ridurre lo sforzo di progettazione del sistema e i tempi di integrazione. Di conseguenza, l’obiettivo dell’industria di processo è quello di sostituire continuamente le installazioni di bus di campo esistenti con APL.

Adozione di sistemi nell’automazione industriale

Al contrario delle industrie di processo, Industrial Ethernet è la rete dominante nei settori dell’automazione industriale. Tuttavia, ciò limita anche i vantaggi di SPE validi nei settori dell’automazione di processo, a quelli dati dall’ ingombro ridotto, peso del cavo ridotto, lunghezza del cavo migliorata, maggiore robustezza installazione e manutenzione più semplici attraverso un unico ambiente di strumenti.

La sfida è ora quella di introdurre questi vantaggi nelle reti esistenti basate su IP che già consentono molti degli attuali modelli di business basati sui dati. Le sfide sono molteplici. Alcuni degli standard Industrial Ethernet non hanno velocità di trasmissione di 10 Mbit nelle specifiche o hanno appena iniziato a includerle.

Diversi produttori di sensori, che sono i principali driver di APL per l’automazione dei processi, avevano già iniziato ad allineare le loro esigenze all’interno dello standard IO-Link a partire dal 2007. IO-Link supporta la parametrizzazione, la diagnosi e l’integrazione completa negli ecosistemi “Industria 4.0”. Tuttavia, il trasporto di frame IO-Link oltre 1000 m di SPE trasferirebbe la precedente rete di sensori point-2-point in una sorta di bus di campo. Per risolvere ed evitare confusione, è necessaria una discussione sul posizionamento. A prescindere da queste questioni tecniche, una domanda chiave per l’automazione industriale riguarda i casi di utilizzo che trarrebbero vantaggio dalla tecnologia SPE. Vari gruppi in PI, ODVA e IO-Link discutono e valutano questi casi di utilizzo e i potenziali scenari di integrazione sul campo. L’IO-Link Consortium ha rilasciato un white paper con diversi esempi di scenari di implementazione (IO-Link Consortium, 2020), che raccolgono alcune installazioni di esempio in applicazioni esistenti:

SPE installation in IO-Link eco-system (source: IO-Link Consortium 2020)

The example allows integrating IP67 SPE master into an existing installation of IO Link and binary sensors and devices. The proposal in the whitepaper takes SPE mainly as a transport medium for IO-Link Frames.

IO-Link data integration into Ethernet hardware and datagrams (source: IO-Link Consortium 2020)

A software based Ethernet to IO-Link adapter allows to maintain the data format and use the range extension and other SPE benefits by maintaining the opportunity to keep the existing infrastructure and installations alive.

Hilscher partecipa a diversi gruppi di lavoro di PI per contribuire alle discussioni su SPE per PROFINET. Contribuiamo anche al gruppo di lavoro IO-Link che valuta i vantaggi e le sfide di un’integrazione complementare di entrambi gli standard sul campo. In IEEE condividiamo le discussioni sugli argomenti ancora aperti dello standard 802.3cg e partecipiamo alle discussioni dell’ODVA sugli argomenti relativi alla tecnologia SPE. Il nostro obiettivo è contribuire a creare un percorso di migrazione per integrare SPE nei sistemi esistenti con il minimo sforzo e supportarlo con la nostra competenza nella comunicazione e nei nostri prodotti.

Riferimenti

IO-Link Consortium (2020), Gringauz, Moritz, Lindenthal, Witte, “Concept study Extension of IO-Link for Single Pair Ethernet transmission” (Whitepaper)”(Studio concettuale dell’estensione di IO-Link per la trasmissione Single Pair Ethernet (white paper)

Link correlati

Scoprite di più sul SPE nel nostro white paper di Niels Trapp! Cliccare sul link per scaricare il documento.

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Parte 4 della nostra serie di blog sul Single-Pair-Ethernet: c’è ancora molto lavoro da fare per risolvere le domande aperte in termini di adozione dei sistemi, integrazione standard e utilizzo dei vantaggi nei casi di utilizzo pertinenti. Come si presentano le prospettive future di SPE?

Leggete l’articolo!

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