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Tecnologia dei componenti di rete e bus di campo

I com­po­nen­ti di rete e bus di campo con­sen­to­no una co­mu­ni­ca­zio­ne flui­da tra i di­spo­si­ti­vi e ga­ran­ti­sco­no uno scam­bio di dati ef­fi­cien­te e il con­trol­lo in rete. Tra que­sti vi sono IO-​Link ma­ster, sca­to­le di de­ri­va­zio­ne, switch e Ga­teway che tra­smet­to­no i dati in modo af­fi­da­bi­le tra­mi­te in­du­strial Ether­net o IO-​Link.

I punti salienti in breve
Comunicazione industriale
Definizione di IO-Link
Vantaggi di IO-Link
Comunicazione di IO-Link
industrial ethernet
Industrie 4.0

I punti sa­lien­ti in breve

  • IO-​Link è un pro­to­col­lo di co­mu­ni­ca­zio­ne stan­dar­diz­za­to per sen­so­ri e at­tua­to­ri.

  • I com­po­nen­ti del si­ste­ma in­clu­do­no di­spo­si­ti­vi IO-​Link, cavi stan­dard e IO-​Link ma­ster.

  • Gli IO-​Link ma­ster di wen­glor con­sen­to­no il col­le­ga­men­to a si­ste­mi In­du­stria 4.0 e IIoT.

  • IO-​Link 1.1 offre funzionalità avan­za­te, dia­gno­sti­ca mi­glio­ra­ta e sup­por­to più ampio per i di­spo­si­ti­vi.

  • In­du­strial Ether­net è con­si­de­ra­to il suc­ces­so­re dei clas­si­ci bus di campo.

  • I pro­dot­ti wen­glor che cor­ri­spon­do­no al grado di pro­te­zio­ne IP67 sono adat­ti per un mon­tag­gio de­cen­tra­liz­za­to al­l'e­ster­no dell’ar­ma­dio elet­tri­co.

Che cosa si in­ten­de per co­mu­ni­ca­zio­ne in­du­stria­le?

Nel set­to­re in­du­stria­le, la tra­smis­sio­ne af­fi­da­bi­le delle in­for­ma­zio­ni è fon­da­men­ta­le. Que­sto tra­sfe­ri­men­to di dati con­sen­te alle mac­chi­ne di co­mu­ni­ca­re tra loro, con­trol­la­re i pro­ces­si e con­sen­ti­re alle per­so­ne di col­la­bo­ra­re in modo ef­fi­cien­te con le mac­chi­ne. Un sen­so­re ri­le­va dati come la tem­pe­ra­tu­ra o la pres­sio­ne in un im­pian­to e li invia a un si­ste­ma di con­trol­lo. L’unità di con­trol­lo ela­bo­ra que­ste in­for­ma­zio­ni e invia co­man­di ai co­sid­det­ti at­tua­to­ri. Gli at­tua­to­ri ese­guo­no quin­di azio­ni come l’av­via­men­to di un mo­to­re o l’ac­cen­sio­ne di una luce. Tra­sfor­ma­no i se­gna­li elet­tri­ci in mo­vi­men­ti mec­ca­ni­ci o altre azio­ni fi­si­che. Le vie di co­mu­ni­ca­zio­ne e i col­le­ga­men­ti nella tra­smis­sio­ne dati pos­so­no es­se­re di­ver­si. 

Che cos’è IO-​Link?

IO-​Link (Input-​Output-Link) è la prima tec­no­lo­gia IO stan­dar­diz­za­ta che con­sen­te una co­mu­ni­ca­zio­ne bi­di­re­zio­na­le con sen­so­ri e at­tua­to­ri. Il si­ste­ma si basa su una con­nes­sio­ne punto a punto tra un IO-​Link ma­ster e un sen­so­re, dove ogni porta del ma­ster ha un in­di­riz­zo uni­vo­co.

Con IO-​Link è pos­si­bi­le leg­ge­re di­ver­si tipi di dati, come i dati di pro­ces­so, dia­gno­sti­ci e pa­ra­me­tri, for­nen­do una pa­no­ra­mi­ca com­ple­ta dello stato e del fun­zio­na­men­to dei sen­so­ri. La co­mu­ni­ca­zio­ne tra IO-​Link ma­ster e sen­so­re av­vie­ne in modo bi­di­re­zio­na­le, il che con­sen­te sia il ri­le­va­men­to dei dati che il set­tag­gio dei sen­so­ri. IO-​Link è adat­to sia per la co­stru­zio­ne di nuovi im­pian­ti in­du­stria­li (Green­field) sia per la mo­der­niz­za­zio­ne e la ma­nu­ten­zio­ne di im­pian­ti esi­sten­ti (Bro­wn­field). IO-​Link può es­se­re in­te­gra­to senza pro­ble­mi anche in im­pian­ti esi­sten­ti per be­ne­fi­cia­re dei nu­me­ro­si van­tag­gi.

Ca­na­li di co­mu­ni­ca­zio­ne e col­le­ga­men­ti per la tra­smis­sio­ne dei dati

Ca­blag­gio punto a punto

Con que­sto col­le­ga­men­to tra­di­zio­na­le, i sen­so­ri ven­go­no ca­bla­ti di­ret­ta­men­te al si­ste­ma di con­trol­lo. 
 
I se­gna­li ana­lo­gi­ci sono sog­get­ti a di­stur­bi
I sen­so­ri con più va­lo­ri mi­su­ra­ti ri­chie­do­no un cavo di usci­ta se­pa­ra­to per ogni va­lo­re
La con­ver­sio­ne da di­gi­ta­le ad ana­lo­gi­co ri­du­ce la qualità del se­gna­le e la pre­ci­sio­ne

Si­ste­ma di con­trol­lo IO-​Link

Il sen­so­re è col­le­ga­to a un IO-​Link ma­ster e co­mu­ni­ca con il si­ste­ma di con­trol­lo in una rete so­vraor­di­na­ta. IO-​Link non è un bus di campo.
 
La co­mu­ni­ca­zio­ne Ether­net tra IO-​Link ma­ster e PLC con­sen­te una tra­smis­sio­ne dati di­gi­ta­le bi­di­re­zio­na­le
Un cavo in­du­stria­le a 3 con­dut­to­ri tra­smet­te più va­lo­ri di pro­ces­so tra­mi­te un unico cavo
Nes­sun di­stur­bo EMC o per­di­ta di se­gna­le

Com­po­nen­ti di un si­ste­ma IO-​Link

Un si­ste­ma IO-​Link è com­po­sto da tre com­po­nen­ti es­sen­zia­li: il ma­ster, il sen­so­re e un cavo non scher­ma­to che sta­bi­li­sce il col­le­ga­men­to. Que­sta so­lu­zio­ne sem­pli­ce ma po­ten­te con­sen­te un’in­te­gra­zio­ne fles­si­bi­le ed ef­fi­cien­te di sen­so­ri e at­tua­to­ri nelle ap­pli­ca­zio­ni in­du­stria­li. Gra­zie al grado di pro­te­zio­ne IP67, i pro­dot­ti wen­glor sono adat­ti per l’im­pie­go de­cen­tra­liz­za­to all’ester­no dell’ar­ma­dio elet­tri­co.
IO-Link master
Hub IO-Link
Convertitore IO-Link
Sensori con uscita analogica:
Sensori compatibili IO-Link
Controllo (PLC)
Connessione al cloud

Da sen­so­re tra­di­zio­na­le a sen­so­re in­tel­li­gen­te

I sen­so­ri con usci­ta ana­lo­gi­ca for­ni­sco­no in­for­ma­zio­ni li­mi­ta­te, poiché sono so­li­ta­men­te li­mi­ta­ti a sin­go­li va­lo­ri mi­su­ra­ti. Il tra­sfe­ri­men­to di dati ag­giun­ti­vi ri­chie­de più in­gres­si/input, il che au­men­ta sia il ca­blag­gio che i costi.

La tec­no­lo­gia IO-​Link, in­ve­ce, con­sen­te un’in­te­gra­zio­ne ef­fi­cien­te e per­fet­ta dei sen­so­ri nei si­ste­mi PLC e nelle ap­pli­ca­zio­ni IIoT. Ri­du­ce il ca­blag­gio, au­men­ta la varietà dei dati e ga­ran­ti­sce una co­mu­ni­ca­zio­ne con­ti­nua. Ciò rende i mo­der­ni si­ste­mi di au­to­ma­zio­ne più fles­si­bi­li e a prova di fu­tu­ro.

L’esem­pio se­guen­te mo­stra chia­ra­men­te la dif­fe­ren­za tra usci­te ana­lo­gi­che e di­gi­ta­li e i dati for­ni­ti dai sen­so­ri com­pa­ti­bi­li IO-​Link.
 

Sche­ma elet­tri­co di un sen­so­re con usci­ta ana­lo­gi­ca

In­for­ma­zio­ni sui dati di pro­ces­so, ad esem­pio:

  • Usci­te di com­mu­ta­zio­ne

  • Va­lo­ri mi­su­ra­ti

  • Mes­sag­gio di er­ro­re

  • In­for­ma­zio­ni sulla spor­ci­zia

Sche­ma elet­tri­co del sen­so­re di­gi­ta­le

  • L’usci­ta può as­su­me­re solo due stati: on (ac­ce­so) o off

  • Nes­sun va­lo­re o in­for­ma­zio­ne ag­giun­ti­vo, solo lo stato “on” o ”off”

Sche­ma elet­tri­co del sen­so­re IO-​Link

  • Dati ci­cli­ci: Va­lo­re di di­stan­za, intensità, va­lo­re di di­stan­za

  • Dati aci­cli­ci: Modalità di si­mu­la­zio­ne, pa­ra­me­tri di con­fi­gu­ra­zio­ne, nu­me­ro di serie, iden­ti­fi­ca­zio­ne

  • Even­ti: Punti di com­mu­ta­zio­ne, va­lo­ri teach-​in

*
+ = Tensione di alimentazione +
– = Tensione di alimentazione 0 V
O = Uscita analogica
nc = Non collegato
 = Uscita di commutazione contatto chiuso (NC) 
A/ = IO-Link

Van­tag­gi IO-​Link

Icona bianca Orario di lavoro basato sulla fiducia

So­sti­tu­zio­ne ra­pi­da del sen­so­re

Icona bianca Tutorial

Messa in fun­zio­ne sem­pli­ce

Con­di­tion Mo­ni­to­ring

Icona bianca Selettore di prodotto

Più va­lo­ri mi­su­ra­ti per ap­pa­rec­chio

Icona bianca Scelta della lingua

Ac­ces­so re­mo­to ai pa­ra­me­tri del sen­so­re

Icona bianca Prestazioni economicamente efficaci

Ampia disponibilità dell’im­pian­to

La dif­fe­ren­za tra IO-​Link 1.0 e 1.1

IO-​Link 1.1 è stato pub­bli­ca­to nel 2013 come evo­lu­zio­ne della ver­sio­ne ori­gi­na­le 1.0 e ha ap­por­ta­to mi­glio­ra­men­ti so­stan­zia­li in ter­mi­ni di flessibilità ed ef­fi­cien­za, in par­ti­co­la­re nelle ap­pli­ca­zio­ni con sen­so­ri e at­tua­to­ri com­ples­si. La nuova ver­sio­ne ha inol­tre con­sen­ti­to una mag­gio­re scalabilità e ha aper­to la stra­da a so­lu­zio­ni di au­to­ma­zio­ne a prova di fu­tu­ro.

 

La dif­fe­ren­za tra IO-​Link 1.0 e IO-​Link 1.1 si evi­den­zia so­prat­tut­to nelle funzionalità, nella flessibilità e nelle pre­sta­zio­ni avan­za­te della ver­sio­ne più re­cen­te. Le novità più im­por­tan­ti sono:
 

  • In­tro­du­zio­ne di COM3 (230,4 kBaud) per una tra­smis­sio­ne dati più ra­pi­da

  • Esten­sio­ne della lun­ghez­za mas­si­ma dei dati di pro­ces­so a 32 byte

  • Im­ple­men­ta­zio­ne della fun­zio­ne Data Sto­ra­ge per la me­mo­riz­za­zio­ne e la tra­smis­sio­ne au­to­ma­ti­ca dei set­tag­gi esi­sten­ti agli ap­pa­rec­chi so­sti­tu­ti­vi

Come co­mu­ni­ca IO-​Link?

IO-​Link con­sen­te il col­le­ga­men­to af­fi­da­bi­le dei di­spo­si­ti­vi al si­ste­ma di con­trol­lo e ga­ran­ti­sce una co­mu­ni­ca­zio­ne sta­bi­le. La scel­ta del pro­to­col­lo di co­mu­ni­ca­zio­ne di­pen­de so­li­ta­men­te dal si­ste­ma di con­trol­lo, poiché i di­ver­si pro­to­col­li of­fro­no ca­rat­te­ri­sti­che di­ver­se, come la velocità di tra­smis­sio­ne e la quantità di dati da tra­sfe­ri­re.

wen­glor sup­por­ta IO-​Link ma­ster com­pa­ti­bi­li con i pro­to­col­li più dif­fu­si come Ether­net/IP, PRO­FI­NET ed Ether­CAT. Il port­fo­lio di wen­glor com­pren­de inol­tre sen­so­ri con col­le­ga­men­to di­ret­to In­du­strial Ether­net, come ad esem­pio la serie PNBC.

IODD on board e sto­ra­ge dei dati per l’ac­qui­si­zio­ne dei pa­ra­me­tri

Con la fun­zio­ne Data-​Storage, IO-​Link con­sen­te di tra­sfe­ri­re la pa­ra­me­triz­za­zio­ne del sen­so­re a un di­spo­si­ti­vo so­sti­tu­ti­vo dello stes­so tipo in caso di so­sti­tu­zio­ne del sen­so­re. Que­sta fun­zio­ne deve es­se­re at­ti­va­ta e con­fi­gu­ra­ta nel ma­ster.

Per le reti PRO­FI­NET, il wen­glor IO-​Link ma­ster EP8P001 offre la fun­zio­ne ag­giun­ti­va IODD on Board per il set­tag­gio dei sen­so­ri. Nella GSDML sono me­mo­riz­za­ti gli IODD wen­glor ri­le­van­ti che pos­so­no es­se­re uti­liz­za­ti di­ret­ta­men­te nello stru­men­to di con­fi­gu­ra­zio­ne per la pa­ra­me­triz­za­zio­ne del sen­so­re. In que­sto modo, i dati dei pa­ra­me­tri me­mo­riz­za­ti nel PLC pos­so­no es­se­re tra­sfe­ri­ti in modo ra­pi­do e sem­pli­ce a un sen­so­re so­sti­tu­ti­vo.

Que­sta è l'In­du­strial Ether­net

In­du­strial Ether­net è un’evo­lu­zio­ne della clas­si­ca rete LAN (Local Area Net­work) uti­liz­za­ta per col­le­ga­re più di­spo­si­ti­vi in una rete lo­ca­le. Gli in­di­riz­zi IP con­sen­to­no l’iden­ti­fi­ca­zio­ne uni­vo­ca di nu­me­ro­si di­spo­si­ti­vi, con­sen­ten­do una co­mu­ni­ca­zio­ne ra­pi­da e lo scam­bio di gran­di quantità di dati. A dif­fe­ren­za dell’Ether­net stan­dard, l’In­du­strial Ether­net è stato svi­lup­pa­to ap­po­si­ta­men­te per l’uso in am­bien­ti in­du­stria­li. Tra le altre cose, offre una mag­gio­re si­cu­rez­za e la possibilità di co­mu­ni­ca­re in tempo reale, sod­di­sfa­cen­do così le esi­gen­ze della mo­der­na tec­no­lo­gia di au­to­ma­zio­ne.

Quali sono i protocolli Ethernet industriali?

Per l’In­du­strial Ether­net esi­sto­no circa 20 di­ver­si pro­to­col­li ba­sa­ti sullo stan­dard IEEE 802.3 (In­sti­tu­te of Elec­tri­cal and Elec­tro­nics En­gi­neers). Ogni pro­to­col­lo ha ca­rat­te­ri­sti­che e van­tag­gi spe­ci­fi­ci, mo­ti­vo per cui la scel­ta del pro­to­col­lo giu­sto è fon­da­men­ta­le. wen­glor offre IO-​Link ma­ster per i se­guen­ti pro­to­col­li: 
 
Esem­pio di pro­dut­to­ri di si­ste­mi di con­trol­lo Sie­mens Bec­khoff Au­to­ma­zio­ne Roc­k­well
Area Eu­ro­pa, glo­ba­le Eu­ro­pa, glo­ba­le USA, glo­ba­le
Per l’In­du­strial Ether­net esi­sto­no circa 20 di­ver­si pro­to­col­li ba­sa­ti sullo stan­dard IEEE 802.3 (In­sti­tu­te of Elec­tri­cal and Elec­tro­nics En­gi­neers). Ogni pro­to­col­lo ha ca­rat­te­ri­sti­che e van­tag­gi spe­ci­fi­ci, mo­ti­vo per cui la scel­ta del pro­to­col­lo giu­sto è fon­da­men­ta­le. wen­glor offre IO-​Link ma­ster per i se­guen­ti pro­to­col­li: 
 

in­du­strial ether­net vs bus di campo

L’In­du­strial Ether­net con­sen­te la co­mu­ni­ca­zio­ne su tutti i li­vel­li, non solo sul campo. È ca­rat­te­riz­za­to da un’ele­va­ta flessibilità e con­sen­te la tra­smis­sio­ne di gran­di quantità di dati. Al con­tra­rio, i bus di campo sono ot­ti­miz­za­ti spe­ci­fi­ca­men­te per ap­pli­ca­zio­ni in tempo reale e con­vin­co­no per la loro in­stal­la­zio­ne più sem­pli­ce.

IIoT-​ready per l’In­du­stria 4.0

L’Indu­strial Inter­net of Things (IIoT) co­sti­tui­sce la base per il col­le­ga­men­to in rete in­tel­li­gen­te e la di­gi­ta­liz­za­zio­ne dei pro­ces­si in­du­stria­li. Gra­zie all’im­pie­go delle più mo­der­ne tec­no­lo­gie, si ot­tie­ne una pro­du­zio­ne ef­fi­cien­te e tra­spa­ren­te. L’IIoT col­le­ga di­spo­si­ti­vi, mac­chi­ne e sen­so­ri, con­sen­ten­do di ac­qui­si­re e rac­co­glie­re dati e in­for­ma­zio­ni in tempo reale, ad esem­pio dalla pro­du­zio­ne.

Pro­to­col­li IIoT per un’in­te­gra­zio­ne fles­si­bi­le

Gra­zie alle mo­der­ne in­ter­fac­ce e agli stan­dard di co­mu­ni­ca­zio­ne, l’IIoT può es­se­re adat­ta­to in modo fles­si­bi­le alle di­ver­se esi­gen­ze. I pro­to­col­li co­mu­ni in­clu­do­no:

JSON

JSON con­sen­te un ac­ces­so fles­si­bi­le ai dati, tra cui l’API REST, che sem­pli­fi­ca l’ac­ces­so tra­mi­te ser­vi­zi web. MQTT è un pro­to­col­lo leg­ge­ro che ga­ran­ti­sce una co­mu­ni­ca­zio­ne ef­fi­cien­te tra di­spo­si­ti­vi e ap­pli­ca­zio­ni.

OPC UA

Un pro­to­col­lo stan­dar­diz­za­to in­di­pen­den­te dal pro­dut­to­re per lo scam­bio si­cu­ro di dati nell’au­to­ma­zio­ne in­du­stria­le.
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