Applicazione di Ethernet industriale

Per redattore | 28 aprile 2016

Suggerimenti e tecniche che ti aiuteranno a configurare e mantenere una rete Ethernet industriale.

Industrial Ethernet viene utilizzato per collegare dispositivi come PLC, I/O locali e distribuiti, servocontrollori e azionamenti negli impianti e negli impianti industriali. In questa veste, collega molti componenti hardware e dispone di numerosi cavi, connessioni e opzioni di configurazione.

Per la visualizzazione e il monitoraggio, l'Ethernet industriale collega gli HMI integrati e basati su PC ai controller e tra loro. Viene utilizzato anche per connettere gli HMI a Internet e ai server di livello superiore che eseguono applicazioni storiche, di qualità, di produzione e altre applicazioni aziendali.

Tutte queste comunicazioni Ethernet industriali richiedono due cose: una connessione o livello fisico e una configurazione basata sul protocollo. La connessione fisica definisce i requisiti elettrici, di cablaggio e di connessione. La configurazione del protocollo specifica la lingua comune dei dati nei messaggi di comunicazione.

Gli switch sono una parte importante di qualsiasi installazione Ethernet e gli switch gestiti possono spesso migliorare in modo significativo le prestazioni della rete. (Fonte: AutomationDirect.com)

Inizia con le basi I cavi Industrial Ethernet non sono uguali, quindi considera le velocità della rete quando progetti e selezioni il cablaggio. Selezionare quindi il protocollo di comunicazione per comunicare tra i dispositivi.

Una volta determinati i protocolli e le esigenze di velocità della rete, dovrai scegliere se selezionare un cavo patch o un cavo crossover: è importante? Nel mondo commerciale, la maggior parte dei dispositivi può eseguire il crossover automatico (Auto-MDIX) e utilizzare il cablaggio incrociato, ma non tutti i dispositivi industriali possono farlo. Pertanto, la raccomandazione è di utilizzare cavi patch per collegare dispositivi finali come PLC e HMI agli switch Ethernet e utilizzare cavi incrociati per collegare insieme i dispositivi finali direttamente senza switch.

I connettori RJ-45 vengono utilizzati per la maggior parte delle connessioni Ethernet, ma molti dispositivi utilizzano lo stesso connettore per RS-232. Controllare attentamente i dati tecnici del dispositivo prima di collegarlo.

Una volta compresa la connessione, la questione se schermato o non schermato emerge spesso nelle applicazioni Ethernet industriali. È buona pratica di progettazione utilizzare cavi schermati quando possibile in ambienti industriali perché il rumore elettrico è spesso presente da motori, VFD, saldature e così via. È anche una buona pratica utilizzare almeno Cat5e, ma il cavo Cat6 è la soluzione migliore, soprattutto per le velocità gigabit più elevate. La scelta del cablaggio deve essere specificata in base alla distanza percorsa, alla larghezza di banda e ad altri requisiti.

Un altro requisito da considerare sia per le prestazioni che per la compatibilità è la velocità di comunicazione e la capacità half o full duplex. Sebbene la compatibilità duplex possa essere superata utilizzando uno switch gestito, discusso più dettagliatamente in seguito, le prestazioni sono limitate al dispositivo più lento.

Per la maggior parte delle applicazioni di automazione industriale, la velocità di collegamento è spesso di 100 Mb e non è critica poiché la maggior parte dei protocolli industriali non richiede neanche lontanamente la massima velocità (larghezza di banda) disponibile. Tuttavia, la velocità del collegamento è un fattore aggiuntivo quando si considerano le prestazioni.

Ecco alcuni dei punti chiave quando si utilizza Ethernet industriale.

Con i dispositivi half duplex, il dispositivo (nodo) può solo trasmettere o ricevere dati; non può fare entrambe le cose contemporaneamente. Pertanto, le sue prestazioni sono più lente rispetto alle soluzioni full duplex, che possono fare entrambe le cose. Inoltre, è comune vedere i dispositivi half duplex rilasciare pacchetti sotto carico pesante a causa di collisioni di dati.

La maggior parte dei dispositivi (nodi) con una larghezza di banda di 100 Mb o più utilizzano il full duplex. Sebbene ciò acceleri la trasmissione dei dati, possono comunque verificarsi problemi di compatibilità.

Anche se il Dispositivo A ha una porta Ethernet e il Dispositivo B ha una porta Ethernet, potrebbero non essere in grado di comunicare tra loro. È probabile che i dispositivi utilizzino più livelli per la comunicazione oltre al semplice Ethernet. Probabilmente utilizzano più livelli basati sul modello Open System Interconnection (OSI), che definisce sette livelli (Figura 1) per la comunicazione. Ogni livello utilizzato dovrebbe essere compreso da entrambi i dispositivi.