Un numero crescente di sistemi di controllo industriale sta implementando bus di campo per controllare un numero maggiore di sensori e attuatori. Gli attuatori elettrici, in quanto elementi chiave nei processi di controllo dei fluidi, sono comunemente utilizzati nelle applicazioni industriali. I sistemi bus più frequentemente utilizzati per gli attuatori elettrici includono Modbus, CAN, Profibus, DeviceNet, Foundation Fieldbus, HART ed Ethernet.

Sistemi di bus comuni per attuatori elettrici:

  • Modbus

  • POTERE

  • Profibus

  • DeviceNet

  • Foundation Fieldbus (FF)

  • CARTO

  • Ethernet

Modbus

Rispetto ad altre tecnologie di bus di campo, Modbus è semplice ma multifunzionale. Fornisce tutti i servizi necessari per l'automazione industriale, come lo scambio di semplici informazioni binarie, valori analogici, parametri dei dispositivi o dati diagnostici.

Per l'automazione industriale e dispositivi come Profibus, si utilizza in genere un livello fisico semplice e robusto, l'RS-485. Basato su questo livello fisico, Modbus supporta vari formati di telegramma, come Modbus RTU o Modbus ASCII. L'utilizzo della versione Modbus TCP/IP basata su Ethernet consente l'integrazione verticale con i sistemi di automazione host.

Caratteristiche:

  • Protocollo semplice

  • Adatto ad ambienti di automazione industriale semplici
    www.modbus.org

CAN (Controller Area Network)

CAN è un protocollo di comunicazione seriale standardizzato dall'ISO e proposto per la prima volta da Bosch nel 1986. È ampiamente utilizzato nell'elettronica automobilistica, nell'automazione industriale, nel settore navale, nei dispositivi medicali e nelle apparecchiature industriali.

Il protocollo CAN si basa su due standard: ISO11898 per la comunicazione ad alta velocità (da 125 kbps a 1 Mbps) e ISO11519-2 per la comunicazione a bassa velocità (inferiore a 125 kbps). Il CAN è altamente affidabile e supporta il controllo multi-master, velocità di trasmissione elevate e l'aggiunta flessibile di nodi.

Caratteristiche:

  • Controllo multi-master

  • Velocità di trasmissione elevata

  • Aggiunta di nodi flessibili

Profibus

PROFIBUS è uno standard di bus di campo internazionale, aperto e indipendente dal dispositivo. La sua velocità di trasmissione varia da 9,6 kbaud a 12 Mbaud. PROFIBUS è ampiamente utilizzato nell'automazione industriale, nell'automazione dei processi industriali e nell'automazione degli edifici.

PROFIBUS è costituito da tre parti compatibili:

  • PROFIBUS-DP (Periferia decentralizzata) per la comunicazione tra sistemi di controllo a livello di dispositivo e I/O distribuiti.

  • PROFIBUS-PA (Automazione di processo) per il collegamento di sensori e attuatori sullo stesso bus, con standard di sicurezza intrinseca.

  • PROFIBUS-FMS (Specifiche dei messaggi Fieldbus) per il monitoraggio a livello di officina con rete multi-master in tempo reale.

Caratteristiche:

  • Architettura aperta

  • Affidabilità

  • Flessibilità

  • prestazioni in tempo reale

DeviceNet

DeviceNet è un bus di comunicazione a basso costo che collega dispositivi industriali come finecorsa, sensori, valvole, avviatori per motori e altro ancora, eliminando i costosi cablaggi. Migliora la comunicazione tra i dispositivi e fornisce importanti funzioni diagnostiche a livello di dispositivo, difficili da ottenere con le tradizionali interfacce I/O.

DeviceNet si basa sul protocollo CAN e offre la trasmissione dati in tempo reale. Supporta la comunicazione punto-punto, multi-master o master/slave e può connettere fino a 64 nodi. Le sue velocità di trasmissione sono 125 kb/s, 250 kb/s e 500 kb/s.

Caratteristiche:

  • Comunicazione a basso costo

  • Soluzione di rete semplice

  • Standard aperto per hardware e software

  • Capacità diagnostiche

Foundation Fieldbus (FF)

Foundation Fieldbus è specificamente progettato per l'automazione di processo, con il protocollo FF H1 per la trasmissione a livello di campo. FF supporta diverse topologie e consente la comunicazione diretta tra i dispositivi se dotato di uno scheduler attivo di collegamento (LAS).

Caratteristiche:

  • Flessibilità nella topologia

  • Supporta il controllo digitale decentralizzato

  • Comunicazione diretta tra dispositivi sul campo

  • Basato su blocchi funzionali standardizzati per input/output

www.fieldcommgroup.org

HART (trasduttore remoto indirizzabile su strada)

HART utilizza il segnale analogico standard 4-20 mA per la trasmissione di dati sia analogici che digitali. La comunicazione HART modula il segnale aggiuntivo sul segnale analogico 4-20 mA, consentendo la trasmissione simultanea di segnali digitali e analogici.

Supporta il principio master/slave ed è spesso utilizzato nella comunicazione punto-punto.

Caratteristiche:

  • Utilizza l'infrastruttura esistente da 4-20 mA

  • Comunicazione digitale per parametri e diagnostica aggiuntivi

  • Supportato da una vasta gamma di dispositivi
    www.fieldcommgroup.org

Ethernet

Oggi, l'Ethernet classica è diventata lo standard di rete dati principale negli ambienti d'ufficio. Il termine "Ethernet industriale" si riferisce a una versione migliorata di Ethernet utilizzabile negli ambienti di automazione industriale.

Caratteristiche:

  • Trasmissione di dati in tempo reale e dati IT su supporti comuni

  • Numero di partecipanti praticamente illimitato ed espansione della rete

  • Topologia scalabile e flessibile

  • Trasferimento dati ad alta velocità, anche per grandi volumi di dati.

  • Facile integrazione con server di rete e interfacce IoT (ad esempio, OPC UA)

I protocolli Ethernet industriali come Profinet, Ethernet/IP e Modbus TCP sono integrati direttamente nei sistemi DCS e garantiscono una comunicazione affidabile e un facile accesso ai dispositivi di campo.