Cavi Profibus/Profinet dedicati all’automazione industriale

Poiché l’industria avanza sempre più verso l’automazione, le reti di comunicazione stanno diventando parte integrante del funzionamento di un numero crescente di aziende.
Al giorno d’oggi, il ruolo dell’uomo è sempre più limitato alla supervisione, al controllo e al servizio di dispositivi a funzionamento automatico.

I compiti imposti alle reti dati industriali sono molto più impegnativi che nel caso delle reti standard, ad esempio. Le reti industriali lavorano su quantità di dati sia piccole che grandi e il loro compito principale è garantire la comunicazione su più livelli in un tempo relativamente breve.
Queste reti sono spesso costituite da un gran numero di dispositivi di rete che spesso non vediamo, eppure costituiscono una parte inseparabile dell’intera infrastruttura.

Come scegliere un cavo di rete industriale?

In questo articolo ci concentreremo principalmente sui cavi, sulle loro proprietà e caratteristiche, ma prima di passare alle caratteristiche stesse dei cavi è necessario prendere dimestichezza con le reti di comunicazione comunemente utilizzate negli impianti di produzione.

Cavi Profinet per reti industriali

Il termine Profinet è un’abbreviazione comune per Process Field Net e non è altro che una rete di comunicazione basata sullo standard Industrial Ethernet.
Profinet supporta 256 dispositivi che utilizzano percorsi di comunicazione come IRT (comunicazione isocrona in tempo reale), RT (comunicazione in tempo reale) e TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).

La scelta del canale di comunicazione è spesso determinata dall’utilizzo futuro della rete. Il modello di rete Profinet più semplice è costituito da almeno un IO Controller, che agisce come controller, responsabile dell’elaborazione dei dati, stazioni IO-Device e un IO-Device che fornisce dati all’IO Controller.

 

Cavi Profibus per reti industriali

Profibus sta per Process Field Bus ed è uno standard di rete in tempo reale che supporta 127 dispositivi. La comunicazione si basa sulla relazione master/slave, in cui il master decide se accendere o spegnere lo slave.

Il principio di funzionamento, sebbene possa sembrare semplice, richiede una progettazione precisa del funzionamento dei dispositivi in ​​determinati periodi di tempo. Il compito principale della rete è inviare in modo efficace un gran numero di brevi messaggi, riducendo al minimo il tempo necessario per la loro trasmissione. In generale, lo standard Profibus può essere suddiviso in Profibus PA (Process Automation), Profibus DP (Decentralized Peripheral) e Profibus FMS (Fieldbus Message Specification).

Una rete Profibus utilizza un cavo in fibra ottica o un’interfaccia RS485 come componente di trasferimento del segnale.

PROFIBUS non è un sistema di comunicazione, ma una varietà di protocolli costruiti sullo stesso pacchetto di tecnologia bus di campo. Gli utenti possono combinare varietà di protocolli PROFIBUS con il proprio software e altri requisiti, ottenendo un profilo applicativo unico. Con molti profili disponibili, PROFIBUS può soddisfare esigenze specifiche. Una cosa rimane la stessa, però. Attraverso test approfonditi, i dispositivi PROFIBUS soddisfano un elevato standard di qualità che si addice a una rete di alta qualità.

 

Storia della tecnologia PROFIBUS

PROFIBUS è nato da una spinta combinata del governo tedesco, delle aziende tedesche e di altri leader del settore alla fine degli anni ’80. Il loro sforzo ha creato una soluzione di automazione che non solo è ancora praticabile oggi, ma ha portato a ulteriori soluzioni. L’orgogliosa eredità di PROFIBUS consente a molti clienti europei di rivolgersi all’automazione specifica per le loro esigenze.

Nel 1987, 21 aziende e istituzioni in Germania hanno unito le forze per creare un nuovo protocollo. Il loro obiettivo era creare un sistema Fieldbus seriale a bit. Affinché il sistema fosse praticabile, era necessario standardizzare l’interfaccia del dispositivo di campo. Il gruppo, che aveva preso il nome di Associazione Centrale per l’Industria Elettrica (ZVEI), ha completato il suo obiettivo con la creazione di PROFIBUS FMS (Fieldbus Message Specification).

Questo nuovo protocollo ha soddisfatto la standardizzazione dell’Automazione Industriale attraverso un protocollo in grado di inviare comunicazioni complesse. Nel 1993, il gruppo ha introdotto un nuovo standard, PROFIBUS DP (Decentralized Periphery). Questa nuova versione presentava una maggiore semplicità, inclusa una configurazione più semplice e una messaggistica più rapida.

Tutt’ora utilizzato nel campo dell’automazione industriale, PROFIBUS è una tecnologia bus di campo intelligente. I dispositivi del sistema si collegano a una linea centrale. Una volta connessi, questi dispositivi possono comunicare informazioni in modo efficiente, ma possono andare oltre i messaggi di automazione. Anche i dispositivi PROFIBUS possono partecipare all’autodiagnosi e alla diagnosi del collegamento. Al livello più elementare, PROFIBUS beneficia di un design superiore dei suoi strati OSI e della topologia di base.

 

Come funziona la tecnologia Profibus nell’automazione industriale

PROFIBUS utilizza la topologia del bus. In questa topologia, una linea centrale, o bus, è cablata in tutto il sistema. I dispositivi sono collegati a questo bus centrale. Un bus elimina la necessità di una linea completa che va dal controller centrale a ogni singolo dispositivo.

In passato, ogni dispositivo PROFIBUS doveva collegarsi direttamente al bus centrale. I progressi tecnologici, tuttavia, hanno reso possibile un nuovo sistema “a due fili”. In questa topologia, il bus centrale PROFIBUS può connettersi a un sistema ProfiNet Ethernet. In questo modo più bus PROFIBUS possono collegarsi tra loro.

 

Profili applicativi di questa tecnologia

PROFIBUS può essere adattato alle esigenze specifiche utilizzando profili applicativi. Esistono molti profili che combinano standard per mezzi di trasmissione, protocollo di comunicazione (FMS, DP-V0, ecc…) e protocolli univoci. Ogni profilo dell’applicazione è personalizzato per un uso specifico e nuovi profili vengono visualizzati regolarmente. Elencarli tutti sarebbe scomodo.

Tuttavia, alcuni profili applicativi sono diffusi. Due esempi sono PROFIsafe e PROFIdrive.

  • PROFIsafe

PROFIsafe utilizza un software aggiuntivo per creare una rete ad alta integrità. Questa rete è utile in situazioni in cui è richiesta un’elevata sicurezza. Affinché fornitori e produttori possano essere certificati in PROFIsafe, devono mantenere elevati standard di qualità.

 

  • PROFIdrive

PROFIdrive è stato creato per applicazioni di controllo del movimento. Il software aggiunto alla specifica PROFIBUS DP consente alla rete di ottenere un controllo preciso di servomotori e altre apparecchiature. Così PROFIdrive può ottenere la sincronizzazione attraverso la rete.