Le moderne reti industriali Ethernet vanno ben oltre le funzionalità della rete Ethernet standard. Migliori prestazioni e nuove funzionalità comportano maggiori esigenze per i dispositivi che comunicano su queste reti. HMS Industrial Networks in Svezia sviluppa soluzioni di connettività che permettono ai dispositivi di automazione industriale di collegarsi a reti diverse. Sta prendendo forma una nuova generazione di tecnologia di comunicazione, pronta ad affrontare le sfide delle moderne applicazioni e reti Ethernet industriali. In primis vi è un nuovo tipo di processore di rete.
«Per poter comprendere la nuova tecnologia è necessario prima di tutto dare uno sguardo allo specchietto retrovisore», afferma Jörgen Palmhager, Chief Operating Officer di HMS. «Quando all’inizio del 2000 sono state introdotte le reti Ethernet industriali, i produttori di dispositivi e costruttori di macchine hanno dovuto affrontare una nuova sfida – mantenere la compatibilità dei loro dispositivi con le reti fieldbus esistenti e le nuove reti Ethernet industriali.
In HMS ci siamo resi conto della necessità di un processore di rete che rispecchiasse perfettamente funzionalità, costi, dimensioni e prestazioni, adatti allo scopo». Il risultato è stato Anybus NP30, un processore di rete a chip singolo che comprendeva un processore, un controller e API in uno spazio molto ridotto (10x10 mm). Tale processore includeva anche una memoria flash che gli permetteva di salvare i dati sul chip stesso.
Nuove reti, nuove esigenze
«Tuttavia abbiamo notato nel corso degli ultimi anni, che la rete Ethernet industriale chiede ora maggiori prestazioni e una nuova architettura», afferma Jörgen Palmhager. «Le nuove reti Ethernet industriali stanno diventando sempre più specializzate, esigendo molto dal processore di rete che deve a sua volta gestire la ‘traduzione’ tra reti e protocolli diversi. In breve, si può affermare che abbiamo bisogno di trasferire più dati e al tempo stesso avere una maggiore flessibilità nei confronti delle caratteristiche delle diverse reti». Per rispondere a questa esigenza, HMS presenta ora Anybus NP40, un processore di rete a chip singolo che include un core ARM ad alte prestazioni e un tessuto FPGA (Field-Programmable Gate Array). Il dispositivo è basato su Flash e l’architettura è stata progettata per racchiudere prestazioni e flessibilità in un unico chip. Il tessuto FPGA è utilizzato per implementare le varie interfacce Ethernet real-time, mentre il core ARM viene utilizzato per eseguire gli stack applicativi di protocollo. Poiché NP40 è basato su Flash, il dispositivo può essere riprogrammato per diverse reti Ethernet industriali. Ciò significa che una singola piattaforma hardware è in grado di supportare diverse reti semplicemente scaricando un nuovo firmware. «Questa nuova tecnologia facilita la vita dei produttori di dispositivi, perché possono installare un modulo di connettività nella soluzione e quindi scaricare esattamente il software di cui hanno bisogno per connettersi alle diverse reti», afferma Jörgen Palmhager. «Crediamo che questa nuova tecnologia, con un processore più veloce e un’area FPGA, fornirà una piattaforma a prova di futuro», prosegue. «Si offre il meglio dei due mondi agli utenti, che ottengono la velocità e la precisione di cui hanno bisogno per le applicazioni più impegnative e la flessibilità necessaria per adattarsi alle reti differenti, scaricando semplicemente un nuovo firmware».
Tre formati
Leif Malmberg è Product Line Manager delle soluzioni embedded presso HMS. Egli vede da tempo una tendenza del settore dell’automazione verso soluzioni complete, ma in formati diversi. «Quando si tratta di funzionalità, supporto, consulenza e manutenzione i nostri clienti vogliono soluzioni complete» afferma. «Tuttavia, chiedono formati differenti per le loro soluzioni di connettività, in base al livello di integrazione delle loro soluzioni. Vediamo tuttora che la maggior parte degli utenti richiede una soluzione completa, che possa essere semplicemente integrata nelle loro macchine, per ottenere la connettività di rete. Ma vi sono utenti che vogliono una scheda di rete semi-completa che si possa montare sulla loro scheda madre ed equipaggiare con i propri connettori di rete. Vi sono anche coloro che vogliono soltanto il processore di rete e intorno a esso vi costruiscono la propria soluzione». È per questo che HMS ora presenta la sua gamma di soluzioni embedded, Anybus CompactCom, in tre formati diversi: chip, brick e module. Gli utenti possono così scegliere il livello di integrazione desiderato per le loro soluzioni. Ciò varia in base all’implementazione del chip di connettività e progettazione del resto dell’hardware per proprio conto, al montaggio di un brick e al collegamento dei propri connettori, all’inserimento del modulo di comunicazione già pronto all’uso. «In un certo senso, avevamo queste opzioni disponibili già prima con NP30», afferma Leif Malmberg, «ma con il nuovo concetto embedded, ora possiamo fare un ulteriore passo in avanti ampliando la nostra gamma con una nuova piattaforma tecnologica in diversi formati».
Sicurezza, energia e altre caratteristiche
Migliori prestazioni e maggiore flessibilità possono essere le caratteristiche più salienti che riguardano la nuova tecnologia, anche se nel settore vi sono altri fattori importanti. La sicurezza integrata è uno di questi aspetti, poiché un numero crescente di impianti industriali sta cercando di trovare la soluzione per integrare le reti di sicurezza nelle loro normali reti industriali. È anche per tal motivo che HMS sta sviluppando un nuovo modulo di sicurezza in grado di consentire la comunicazione tra il dispositivo industriale e la rete di sicurezza. Un’altra tendenza importante è quella del risparmio energetico, man mano che le aziende cercano di diventare più ecologiche, di ridurre i costi e rispettare una normativa sempre più severa sul consumo energetico ed emissioni. «Notiamo molto chiaramente questa tendenza», afferma Jörgen Palmhager. «Sia attraverso nuovi profili energetici come PROFIenergy, ma anche una tendenza generale nella società. Vediamo spesso negli impianti industriali che i diversi dispositivi vengono utilizzati meno del 40%. Poiché le macchine in molti casi consumano quasi la stessa quantità di energia sia in stand-by che in fase di funzionamento, si possono ridurre i costi, spegnendo automaticamente i macchinari quando non vengono utilizzati. Un altro esempio evidente sono le conseguenze del recente terremoto e dello tsunami in Giappone. Poiché vi è stata una carenza di potenza dovuta al malfunzionamento dei reattori di Fukushima, le aziende stanno realmente cercando di risparmiare energia in tutti i modi e i dispositivi industriali a basso consumo energetico sono tuttora molto richiesti». Le nuove reti Ethernet offrono una maggiore funzionalità e un più facile accesso alle applicazioni industriali. È fondamentale pertanto considerare gli aspetti di sicurezza, come la prevenzione degli accessi non autorizzati – sia per l’intero impianto che per i singoli dispositivi. «Per noi è di fondamentale importanza fornire soluzioni sicure, e sempre più clienti le richiedono», afferma Jörgen Palmhager. «Un altro requisito richiesto è quello di fornire soluzioni che supportano il nuovo protocollo Internet versione 6 (IPv6). Abbiamo già delle soluzioni che utilizzano questo protocollo e sarà sicuramente un must per il futuro».
Il futuro è già qui
Anche se la nuova generazione di soluzioni di connettività non sarà sul mercato fino al 2013/2014, vi sono già clienti che stanno utilizzando in anteprima la tecnologia. «Stiamo già implementando e sviluppando la nostra nuova tecnologia basata su NP40 in partnership con i nostri clienti in modo tale da arrivare realmente vicino alle applicazioni industriali», afferma Jörgen Palmhager. Leif Malmberg aggiunge: «Vediamo un notevole interesse per questa nuova tecnologia, in particolare da parte di aziende nel settore degli azionamenti e del motion. Le aziende AIDA e i loro fornitori saranno molto probabilmente i primi ad adottare questa nuova tecnologia». HMS evidenzia tuttora una richiesta di soluzioni complete di connettività, ovvero i produttori di dispositivi necessitano di consulenza e supporto nel corso dell’implementazione, piuttosto che costruire una soluzione da soli. «Sì, questa richiesta è rimasta più o meno invariata nel corso degli anni», afferma Leif Malmberg. «I costruttori di macchine e i produttori di dispositivi preferiscono concentrarsi sullo sviluppo dei loro dispositivi e lasciare al loro partner di fiducia la gestione della comunicazione di rete».
