La comunicazione tra individui necessita di uno o più emittenti (chi parla), uno o più riceventi (chi ascolta), un canale di comunicazione (voce, radio, tv), un contesto di riferimento in cui si sviluppa il processo e, ovviamente, un messaggio che contenga un’informazione elaborata secondo le regole di un determinato codice.
Sebbene, per quanto possano spingersi in avanti tecnologia e intelligenza artificiale, gli individui siano più complessi delle macchine industriali, talvolta la comunicazione reciproca risulta più agevolata: possono difatti avvalersi, mediante mimica e gesti, della comunicazione non verbale o para verbale, privilegio che, per loro natura, le macchine non possiedono. Del legame tra uomo e macchina e la capacità di integrare mondo fisico e digitale con riferimento al concetto di "cyber-fisica" ne abbiamo parlato nell'articolo "Meccatronica, oleodinamica e automazione industriale: scopri il futuro".
Come viene trasmessa la comunicazione nei sistemi industriali? Nell’articolo una disanima dei principali protocolli di comunicazione e le relative applicazioni negli impianti industriali.
La comunicazione industriale si avvale di un insieme di rigide regole per la comunicazione tra le macchine, che definiscono la modalità di trasferimento dell’informazione, le tempistiche e gli eventuali controlli diagnostici. Questo insieme di regole, che per gli individui è l’idioma, in ambiente industriale si definisce protocollo di comunicazione. Il mezzo fisico e la topologia mediante cui viene trasmessa l’informazione, che per gli individui è per esempio la voce, per le macchine è il fieldbus o bus di campo.
Un fieldbus, infatti, è un sistema di comunicazione industriale che consente lo scambio di informazioni tra i dispositivi di campo e i sistemi di automazione. È un mezzo per far comunicare i dispositivi di input, quali i sensori per esempio, con i dispositivi di uscita (ad esempio valvole, spie di segnalazione ecc.) senza che sia necessario ricollegare ogni singolo dispositivo al controllore. È possibile connettere simultaneamente centinaia di punti analogici e digitali, riducendo sia il numero di cavi necessari, sia la lunghezza del cavo in questione. Con l’integrazione di questa tecnologia si prevede quindi un risparmio del 40% del costo per cablaggio e manutenzione. Pertanto, un fieldbus, sostituisce le reti di controllo centralizzato con reti di controllo distribuito andando a collegare i dispositivi di campo isolati come sensori, gli attuatori o i controller intelligenti.
Evitando di approfondire dettagli della teoria delle reti, ma solo al fine di orientarsi nei successivi contenuti di questo articolo, si ricordi che termini come master, client, producer in generale identificano un dispositivo che ne “interroga” altri, designati come slave, server, consumer, col fine di fruire delle loro risorse o servizi. Termini invece come punto-punto, anello, stella, albero, designano l’architettura con cui le macchine comunicano, nonché la topologia del bus di campo.
Ogni costruttore di macchine industriali sceglie il bus di campo che ritiene più idoneo, soprattutto in base a considerazioni tecnologiche (tipo delle informazioni da trasferire e velocità di trasmissione), ma anche in base alla compatibilità con altri dispositivi.
I bus di campo industriali, con i relativi protocolli di comunicazione, sono oggi molteplici sul mercato. Se in passato si è optato per l’imposizione di uno standard di fatto, oggi la strada che si vuole perseguire è quella dell’interoperabilità, ossia l’indipendenza del fieldbus dalla piattaforma hardware e software su cui è integrato.
Abbiamo sin qui visto una sintesi ed esemplificazione della teoria delle reti, a seguire una panoramica dei principali standard di fieldbus industriali oggi sul mercato.
Nel mondo industriale convivono numerosi protocolli che differiscono tra loro per le tecnologie utilizzate, le prestazioni, le modalità di accesso e la loro applicazione negli ambienti industriali. La comunicazione industriale deve abilitare sistemi in grado di interconnettere macchinari con i principali bus di campo al fine di far comunicare al meglio i dispositivi presenti all'interno di una macchina o di un impianto, così da adottare una produzione integrata e smart in ottica fabbrica 4.0.
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