I protocolli di comunicazione industriale

Quali sono gli obiettivi dei protocolli di comunicazione industriale?

La risposta a questa domanda potrebbe sembrare ovvia, ma non è così: i protocolli di comunicazione industriale non è detto che nascano con il solo e semplice obbiettivo di far comunicare macchine diverse.

Ad esempio, come accadeva in alcuni casi fino ad alcuni anni fa, poteva nascere con l’intento di far comunicare le macchine e strumenti di un solo produttore, proprietario del protocollo di comunicazione stesso.

Spesso questo accadeva perché non sempre i vari costruttori erano disposti a collaborare tra di loro per creare un protocollo comune, anche per via del fatto che alcuni costruttori avevano già il loro protocollo di comunicazione, magari frutto di investimenti non indifferenti.

Negli ultimi anni questa strategia è stata via via abbandonata, in favore di un processo di standardizzazione dei protocolli di comunicazione. Uno dei protocolli dove maggiormente si sta dirigendo il mercato in questo momento è l’OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture).

Attualmente molti PLC di nuova concezione escono di fabbrica già predisposti per comunicare tramite il protocollo OPC UA.

Quindi quali sono le caratteristiche dei protocolli di comunicazione industriale?

Tranne in alcuni casi particolari generalmente la caratteristica più importante di un protocollo di comunicazione industriale sta nella sua affidabilità, cioè la capacità di garantire l’arrivo delle informazioni senza la presenza di nessun tipo di errore.

E’ sicuramente preferibile disporre di un protocollo di comunicazione che garantisca il corretto arrivo dei dati, e che sia il meno possibile soggetto a rallentamenti improvvisi, rispetto ad un altro metodo, dove magari è privilegiata la velocità di picco di trasmissione, anche se questa potesse risultare anche molto superiore.

Altra caratteristica fondamentale è la sicurezza: cioè la capacità di garantire uno scambio sicuro delle informazioni, senza che i dati possano essere letti o scritti da altri sistemi nella rete che non possiedono le autorizzazioni necessarie.

Un’ulteriore caratteristica determinante della scelta di un protocollo rispetto ad un altro è costituita dalla presenza della funzione di buffering: che consiste nella capacità del sistema di comunicazione di tenere una sorta di memoria tampone che trattiene le informazioni per un certo periodo di tempo, questo si può rivelare utile ad esempio nel caso in cui i dati vegano inviati ad una macchina momentaneamente spenta, e che si abbia la necessità che le informazioni non vadano perse per questo.

Come si possono suddividere i protocolli di comunicazione industriale rispetto al canale di trasmissione?

Generalmente si possono suddividere i tre macrocategorie:

Bus di Campo: i Bus di campo, come possono essere Modbus RTU o Profibus Dp, generalmente sono utilizzati nella parte più “bassa” degli impianti, ad esempio per comunicare informazioni tra il PLC e un’unità di controllo motore, ovviamente possono essere utilizzati anche per far comunicare sistemi più complessi, come ad esempio un HMI (human machine interface) e il PLC. Tuttavia, non sono utilizzati per far comunicare molti strumenti tra di loro, ma hanno il pregio di essere meno soggetti a disturbi di tipo elettrico.

Ethernet: come possono essere Modbus TCP e Profinet, sono più complessi dei bus di campo, difatti le interfacce di questo tipo non sempre si trovano su strumenti poco complessi. Attualmente stanno via via prendendo anche il posto dei bus di campo, perché permetto di collegare un altissimo numero di strumenti, e sono facilmente collegabili a sistemi gestionali, da dove poi le informazioni possono essere utilizzate per creare statistiche, o per organizzare la produzione e creare logiche più complesse.

Wireless: i sistemi wireless hanno avuto diffusione solo negli ultimi anni, generalmente sono utilizzate solo quando c’è un’estrema complessità nel creare i collegamenti fisici, soprattutto per via del fatto che sono molto soggetti a disturbi, per questo motivo sono molto sconsigliati per applicazioni industriali, dato che non è affatto garantito l’arrivo dell’informazione in tempo reale, ma sono l’unica soluzione nelle applicazioni mobili, come nei sistemi di movimentazione automatica.

Andrea Bonicelli
Industrial IoT Technical Department – smeup
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