Un numero sempre maggiore di sistemi di controllo industriali utilizza bus di campo per controllare un maggior numero di sensori e attuatori. Essendo un attuatore chiave nei processi di controllo dei fluidi, gli attuatori elettrici sono comunemente utilizzati nelle applicazioni industriali. I sistemi bus più utilizzati per gli attuatori elettrici sono Modbus, CAN, Profibus, DeviceNet, Foundation Fieldbus, HART ed Ethernet.
Sistemi di bus comuni per attuatori elettrici:
Modbus
CAN
Profibus
DeviceNet
Foundation Fieldbus (FF)
CUORE
Ethernet
Modbus
Rispetto ad altre tecnologie di bus di campo, Modbus è semplice ma multifunzionale. Fornisce tutti i servizi necessari per l'automazione di fabbrica, come lo scambio di semplici informazioni binarie, valori analogici, parametri dei dispositivi o dati diagnostici.
Per l'automazione di fabbrica e i dispositivi come Profibus, si utilizza in genere un livello fisico semplice e robusto, l'RS-485. Sulla base di questo strato 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 a semplici ambienti di automazione industriale
www.modbus.org
CAN (Controller Area Network)
Il 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, nella nautica, nei dispositivi medici e nelle apparecchiature industriali.
Il CAN ha due protocolli standardizzati: ISO11898 per la comunicazione ad alta velocità (125Kbps-1Mbps) e ISO11519-2 per la comunicazione a bassa velocità (inferiore a 125Kbps). Il CAN è altamente affidabile e supporta il controllo multi-master, la velocità di trasmissione e l'aggiunta flessibile di nodi.
Caratteristiche:
Controllo multi-master
Velocità di trasmissione elevata
Aggiunta flessibile di nodi
Profibus
PROFIBUS è uno standard internazionale di bus di campo aperto e indipendente dai dispositivi. La sua velocità di trasmissione varia da 9,6 kbaud a 12 Mbaud. PROFIBUS è ampiamente utilizzato nell'automazione della produzione, nell'automazione dell'industria di processo e nell'automazione degli edifici.
PROFIBUS è composto da tre parti compatibili:
PROFIBUS-DP (Periferia decentralizzata) per la comunicazione tra i sistemi di controllo a livello di dispositivo e gli I/O distribuiti.
PROFIBUS-PA (Process Automation) per collegare sensori e attuatori sullo stesso bus, con standard di sicurezza intrinseca.
PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification) per il monitoraggio a livello di officina con una 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 di 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 interfacce I/O tradizionali.
DeviceNet si basa sul protocollo CAN e fornisce una trasmissione di dati in tempo reale. Supporta la comunicazione punto-punto, multi-master o master/slave e può collegare fino a 64 nodi. Le velocità di trasmissione sono 125kb/s, 250kb/s e 500kb/s.
Caratteristiche:
Comunicazione a basso costo
Soluzione di rete semplice
Standard aperto per hardware e software
Capacità diagnostiche
Foundation Fieldbus (FF)
Foundation Fieldbus è progettato specificamente per l'automazione di processo, con il protocollo FF H1 per la trasmissione a livello di campo. FF supporta varie topologie e consente la comunicazione diretta tra i dispositivi quando sono dotati di uno schedulatore attivo di collegamento (LAS).
Caratteristiche:
Flessibilità nella topologia
Supporta il controllo digitale decentralizzato
Comunicazione diretta tra i dispositivi di campo
Basato su blocchi funzione standardizzati per l'ingresso/uscita
HART (trasduttore remoto indirizzabile in autostrada)
HART utilizza il segnale analogico standard 4-20 mA per trasmettere dati analogici e 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 e viene spesso utilizzato nella comunicazione punto-punto.
Caratteristiche:
Utilizza l'infrastruttura 4-20 mA esistente
Comunicazione digitale per parametri aggiuntivi e diagnostica
Supportato da un'ampia gamma di dispositivi
www.fieldcommgroup.org
Ethernet
Oggi, l'Ethernet classico è diventato il principale standard di rete dati negli ambienti d'ufficio. L'espressione "Industrial Ethernet" si riferisce all'Ethernet potenziato che può essere utilizzato negli ambienti di automazione industriale.
Caratteristiche:
Trasmissione di dati in tempo reale e IT su supporti comuni
Numero virtualmente illimitato di partecipanti ed espansione della rete
Topologia scalabile e flessibile
Trasferimento dati ad alta velocità, anche per grandi volumi di dati
Facile integrazione con i server di rete e le interfacce IoT (ad esempio, OPC UA)
I protocolli Industrial Ethernet 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.
