RETI E BUS DI CAMPO
Il mondo Profibus: alcuni esempi
emblematici dal mercato
La diffusione di Profibus, comprovata da oltre 25 milioni
di nodi installati in tutto il mondo, ha generato tutta una
serie di dispositivi e soluzioni per questo bus di campo, per
semplificare e velocizzare le applicazioni.
■
Rocco Bombarda
S
ul numero di maggio della
nostra rivista abbiamo
realizzato un Focus-Inchiesta
dedicato al bus di campo
Profibus e alla rete Profinet, quest’ultima
standard aperto per Ethernet industriale in
applicazioni di automazione. L’iniziativa
ha riscosso un particolare successo presso
i lettori ma anche presso le aziende che
hanno partecipato all’inchiesta. Sulla
scorta di questo interesse, abbiamo
pensato di dar seguito all’iniziativa,
proponendo alcuni prodotti emblematici
per applicazioni Profibus e Profinet.
Supporto alla connettività
Ascon ha aggiunto alla serie Sigma2,
basato sul sistema SigmaPAC, il modulo
NA-PB per collegare i moduli della
serie SigmaIO a Profibus, rendendo a
tutti gli effetti l’insieme Ascon SigmaIO
un nodo di rete, con funzioni di Master
per gli I/O Sigma2 e di Slave per
Profibus. NA-PB prevede anche una
terza porta di comunicazione (RS232
o RS485 con protocollo Modbus,
come porta di servizio), un Digital
Output con LED per allarme di
malfunzionamento, e un Digital
3
Input per riconoscimento e reset allarme.
Tra i plus del modulo, l’indipendenza
da network adapter o backplane, il
posizionamento vicino ai punti di misura
e comando con risparmio sui cavi, e
la presenza di un microprocessore per
le funzioni base di condizionamento
segnale. EasiTech propone schede
Molex PCI e PCI Express della gamma
BradCommunications - Direct-Link
per reti Profinet deterministiche per
supervisione e controllo, configurabili
come I/O-Controller (Master Mode) o
I/O-Device (Slave Mode) e supporto
scambio dati fino a 14 KB di I/O in
realtime fino a 1msec. Queste schede,
concepite per applicazioni PC-based
con SO realtime, sono sia in versione
PCI (DRL-EPN-PCU) che PCI Express
(DRL-EPN-PCIE), con suite software
Windows composta da Console di
configurazione e diagnostica, librerie
di programmazione, OPC Server. In
particolare la
Console prevede
funzionalità
che facilitano
configurazione
e messa in
1
2
automazioneintegrata
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servizio di reti Profinet, come la
scansione automatica degli Slave
per rilevare la configurazione fisica
della rete tramite le informazioni del
file GSD dello Slave stesso. VIPA
propone SLIO, innovativo sistema per
IO Remotate con montaggio su guida
DIN standard 35 mm, che comprende
un’interfaccia con alimentatore per
I/O e bus di comunicazione, cui
si aggiungono fino a 64 moduli di
I/O e funzionali con granularità 24-8 canali e dimensioni 12,5mm di
larghezza, 100mm di altezza e 76 mm
di profondità. Le interfacce previste
sono Profibus-DP, CANopen e, abreve,
EtherCAT e Profinet IO. L’innovazione
di SLIO riguarda caratteristiche
tecnologicamente avanzate, come il
bus di comunicazione superveloce a 48
Mbit/s con dall’I/O con 20 µs di refresh
e conseguente abbattimento dei ritardi
nella comunicazione tra I/O e interfaccia
bus di campo. Il modulo di interfaccia
è comprensivo di alimentazione, con
separazione di potenziale. I moduli
digitali, analogici e funzionali sono
dotati di un modulo di elettronica
separabile dalla base-morsettiera e
facilmente sostituibile. Ogni modulo
è dotato di LED per la diagnostica del
singolo canale, di un’etichetta removibile
descrittiva per ogni canale e di uno
schema funzionale e di cablaggio.
L’applicazione dei cavi sulla basemorsettiera è facilitata dai morsetti a
1 Utilizzo del modulo NA-PB con i moduli di I/O
serie SigmaIO di Ascon.
2 Le schede Ethernet per PROFINET IO di Molex,
proposte da EasiTech, sono configurabili come IOController (Master Mode) o come IO-Device (Slave
Mode) e supportano scambi di dati fino a 14KB di
I/O in tempo reale.
3 I prodotti X-Gateway di HMS Industrial
Networks, proposti da EFA Automazione, sono
progettati per impianti di automazione industriale
e assicurano un flusso dati ininterrotto tra reti
differenti.
molla che, situati su base inclinata,
garantiscono un notevole risparmio di
spazio per i cablaggi. Passando a Profinet
con riferimento a Profinet-IO in fibra
ottica, da citare il modulo embedded
Anybus-S di HMS, rispondente ai criteri
di conformità di classe C: supporta sia
i componenti analogici che digitali, è
dotato di funzionalità IRT e di switch
integrato a 2 porte. La connessione
avviene tramite i due moduli SC-RJ,
con il processore ERTEC-200 che
gestisce l’intero protocollo Profinet.
Tramite la RAM Dual Port il modulo
utilizza la medesima interfaccia HW/
SW di tutti gli altri moduli Anybus-S, e
l’intercambiabilità dei moduli Profinet
in fibra ottica con i moduli standard
4
5
4 I nuovi encoder assoluti ELAP MEM-Bus
6
Quando la pneumatica
incontra l’elettronica
Il terminale elettrico CPX per unità di
valvole è la piattaforma multifunzione Festo
per le moderne esigenze di automazione di
fabbrica e di processo, con più di 10.000
sistemi già installati che ne testimoniano
il successo. La caratteristica principale è
l’elevato livello di modularità e flessibilità,
che consente di disporre di un’ampia
gamma di funzioni integrate, dal controllo
del movimento alla diagnosi e sicurezza.
Compatibile con tutti gli usuali protocolli
Fieldbus e Ethernet, il terminale ben si
adatta anche alle filosofie di connessione
specifiche dei singoli utenti. Una scelta
di tre possibili concetti di installazione,
e cioè centralizzata, decentralizzata e
ibrida, consente di accorciare fino al 30%
i tempi ciclo e di ridurre fino al 50% il
consumo di aria. Le funzioni integrate di
tecnica pneumatica, elettrica e controllo
del movimento riducono del 20% i
costi dell’impianto e fino
al 60% i tempi di
installazione.
La pneumatica incontra
l’elettrotecnica: il terminale
elettrico CPX in combinazione con il
flessibile sistema di valvole MPA.
Profinet RJ45 e con tutti gli altri bus
di campo e Ethernet della famiglia
Anybus-S è così assicurata, senza alcuna
modifica al dispositivo. Profinet-IO offre
connettività realtime, elevate capacità
di trasferimento dati e, in aggiunta,
funzionalità IT industriali.
Router e Gateway
Nel collegamento tra reti sono
fondamentali Router e Gateway. La
funzione di “Routing” (instradamento)
serve quando si hanno più di due LAN
tra loro interconnesse, e un messaggio
deve essere instradato attraverso
un certo numero di nodi intermedi,
funzione eseguita da un Router, che è in
grado di interpretare i messaggi fino al
Livello 3 OSI (Network Layer Protocol
Information). Un Gateway invece è un
apparato che consente di interconnettere
tra loro reti locali completamente diverse,
quindi che non condividono i primi tre
livelli OSI rappresentati da Fisico, Linea
e Rete. Come esempio reale, i recenti
automazioneintegrata
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prevedono un’interfaccia per collegamento bus
di campo secondo lo standard Profibus e sono
disponibili sia in versione monogiro che multigiro.
5 Il nuovo gateway Ethernet-PROFIBUS xEPI 2 di
Trebing & Himstedt, proposto da Fenway, permette il
monitoraggio permanente, continuo e in parallelo, di
un elevato numero di reti Profibus.
6 ProfiTrace 2 di CSMT Gestione di Brescia, è tra i
più potenti analizzatori per reti Profibus sul mercato.
X-Gateway con Switch integrato
a 2 porte per Profinet di HMS
Industrial Networks, proposto
da EFA Automazione, per
integrazione di Profibus,
Interbus o CANopen con
segmenti di rete Profinet, con flusso
dati di I/O fino a 240 bytes. Tra le
principali applicazioni, gli impianti di
produzione di autovetture, dove gli attuali
impianti a bus di campo, per esempio
Profibus e Interbus, si stanno convertendo
alla tecnologia Profinet. X-Gateway
prevede l’interfaccia Profinet IO device
con funzionalità IRT (Isynchronous RealTime), uno switch realtime integrato a
due porte, gestione della rete Profinet
e funzionalità di ridondanza, conformi
alla classe C di Profinet. L’interfaccia
per Profinet agisce come un dispositivo
IO (in modalità Slave). Durante
l’impostazione del gateway, è sufficiente
selezionare, all’interno di un semplice
menu di configurazione, la quantità di
dati da trasferire.
Soluzioni per la diagnostica Profibus
ProfiTrace 2, da CSMT, l’unico centro
di Competenza Profibus e Profinet
accreditato in Italia, è tra i più potenti
analizzatori Profibus, combinando
Analizzatore, Oscilloscopio, Bar graph
RETI E BUS DI CAMPO
8
7
7 VIPA Italia presenta SLIO, il sistema
innovativo per IO Remotate in grado di risolvere
definitivamente i limiti dei sistemi attualmente sul
mercato.
8 Da HMS Industrial Networks, Anybus-S per
Profinet-IO con funzionalità IRT e interfaccia in
fibra ottica.
9 Encoder rotativi assoluti Heidenhain con
interfaccia Profibus-DP integrata.
e DP-V0/V1 Master, e permettendo
la verifica di una rete Profibus con un
singolo software e un singolo hardware.
ProfiTrace 2 si basa su ProfiCore
Ultra, hardware USB equipaggiato
con un oscilloscopio digitale interno
ad alto sample rate (192 MS/s), capace
di catturare e visualizzare in modo
dettagliato i segnali del bus anche a 12
Mbit/s. Classici disturbi ed errori quali
rumore, riflessioni, cadute di potenziale,
problemi di terminazioni, doppi indirizzi,
cavi rotti e errori di configurazione,
diventano facilmente identificabil. Inoltre
è possibile catturare e registrare errori
casuali come sovratensioni, telegrammi
errati, ripetizioni e messaggi diagnostici.
Tutti i risultati possono essere esportati in
report dettagliati utili per la certificazione
di impianti industriali. Come
caratteristiche principali: analizzatore
con funzionalità statistiche; inserzione
e disinserzione senza fermare la rete;
Live List intelligente; suggerimenti per
risolvere i problemi; trigger sugli errori;
oscilloscopio segnale differenziale e single
ended; identificazione dei segnali di ogni
Slave; rilevazione della topologia di rete;
creazione di report personalizzabili. Da
Fenway Embedded Systems arriva invece
Il nuovo Gateway Ethernet-Profibus
xEPI 2 di Trebing & Himstedt, per il
9
monitoraggio permanente, continuo e
in parallelo, di un elevato numero di
reti Profibus. Mediante un Web browser
esterno e senza alcun software aggiuntivo
(è sufficiente impostare l’indirizzo
IP), l’unità identifica automaticamente
eventuali malfunzionamenti o anomalie,
compresi i problemi di carattere fisico.
L’unità xEPI 2 controlla il flusso di dati su
Profibus, filtra ed elabora le informazioni
diagnostiche più rilevanti per ogni rete
fino a livello di modulo, registra e valuta
tutti i parametri qualitativi dello stato della
rete. Più dispositivi xEPI 2 creano tra loro
un link, scambiandosi le informazioni
diagnostiche, e come risultato, gli utenti
sono sempre in grado di monitorare le reti
Profibus di tutto l’impianto. In definitiva,
con un unico prodotto non solo è possibile
effettuare la diagnostica delle reti Profibus
(usando anche applicazioni tipo Profibus
Scope e TH OPC Server DP) dell’intero
impianto, ma si può anche accedere a tutti
i dispositivi di campo per configurarli ed
effettuarne la messa in servizio.
Supporto al Motion Control
Elap propone i nuovi encoder assoluti
MEM-Bus, con interfaccia per
collegamento secondo lo standard
Profibus, sia in versione monogiro
che multigiro, con risoluzione 13 bit
per monogiro e 29 bit (8192 posizioni
al giro per 65536 giri) per multigiro.
Per entrambe le versioni è possibile
impostare i parametri di funzionamento:
automazioneintegrata
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numero di giri, passi al giro, direzione
di rotazione e preset. La funzione di
diagnostica segnala eventuali errori
di parametrizzazione o di posizione
e l’allarme batteria. Gli encoder
dispongono di 3 LED di segnalazione
per lo stato di alimentazione, linea
ed errore. Diverse sono le versioni
meccaniche disponibili (a flangia tonda
o quadra), con opzioni differenti per la
misura dell’albero, o ad albero cavo per
accoppiamento a motore. La robusta
custodia in alluminio garantisce un
alto grado di protezione, consentendo
l’applicazione degli encoder MEM-Bus
anche in ambienti industriali difficili.
L’innovativa elettronica interna priva
di ingranaggi meccanici permette
di raggiungere valori di velocità e
accelerazioni elevate, e garantisce una
lunga vita del trasduttore. Nuovi encoder
rotativi assoluti con interfaccia ProfibusDP integrata anche da Heidenhain,
che ha messo a punto due soluzioni: la
prima consente di collegare qualsiasi
encoder, rotativo, lineare o angolare,
all’interfaccia EnDat tramite un Gateway
separato; la seconda è rappresentata
dagli encoder rotativi con interfaccia
Profibus-DP integrata. Il ROC 413 è un
encoder rotativo assoluto monogiro, con
risoluzione 13 bit, che equivalgono a
8192 posizioni per giro, mentre il ROQ
425 è un encoder multigiro che identifica,
oltre alla posizione sul singolo giro (13
bit), anche fino a 4096 giri (12 bit);
entrambi rispettano i requisiti stabiliti
nella classe 2 delle specifiche Profibus,
includendo funzioni opzionali; possono
comunque essere configurati anche come
strumenti della classe 1. La risoluzione e
l’inversione della direzione di conteggio
sono programmabili tramite ProfibusDP ed è inoltre possibile rilevare la
durata dell’operazione. Il montaggio è
possibile sia tramite flangia Synchro che
tramite flangia a innesto, e le dimensioni
compatte (lunghezza 85mm, diametro
58mm) consentono di ottimizzare
gli spazi disponibili. Sia l’interfaccia
EnDat bidirezionale che il Profibus-DP
supportano messa in funzione automatica
e funzioni di monitoraggio e diagnosi. ■