Il futuro del networking industriale.

Jörgen Palmhager e Leif Malmberg di HMS Industrial Networks ci portano dietro le quinte della prossima generazione della tecnologia di comunicazione industriale.

Le moderne reti Ethernet industriali si spingono molto oltre la funzionalità Ethernet standard. Migliori prestazioni di rete e funzionalità costantemente aggiunta portano a domande più elevate nei confronti dei macchinari che vogliono comunicare su queste reti. In Svezia, HMS Industrial Networks sviluppa soluzioni di comunicazione che permettono ai dispositivi di automazione industriale di comunicare attraverso reti differenti. Qui, sta iniziando a prendere forma una nuova generazione di tecnologia di comunicazione, pronta a raccogliere le sfide delle moderne reti e applicazioni Ethernet industriali. Al centro vi è un tipo di processore di rete completamente nuovo. “Per potere capire la nuova tecnologia, dobbiamo prima dare un’occhiata allo specchietto retrovisore”, afferma Jörgen Palmhager, Chief Operating Officer presso HMS. “Quando le reti Ethernet industriali sono state introdotte nei primi anni 2000, i produttori di dispositivi e i costruttori di macchine si sono trovati di fronte a una nuova sfida – mantenere i loro dispositivi compatibili con le reti fieldbus esistenti, oltre che con le nuove reti Ethernet industriali. In HMS, abbiamo capito che era necessario un processore di rete specializzato che avesse le corrette funzionalità, costo, dimensioni e prestazioni”.

Il risultato è stato l’Anybus NP30, un processore di rete a chip singolo che includeva un processore, un controllore e un’API su uno spazio molto limitato (10x10 mm). Esso includeva inoltre memoria flash, che gli permetteva di salvare dati sul chip stesso.


Nuove reti, nuove esigenze
“Ciò che abbiamo visto negli ultimissimi anni, tuttavia, è che l’Ethernet industriale sta ora richiedendo maggiori prestazioni e una nuova architettura”, afferma Jörgen Palmhager. “Le nuove reti Ethernet industriali stanno diventando sempre più specializzate, richiedendo molto al processore di rete che deve gestire la ‘traduzione’ fra reti e protocolli differenti. In breve, si può affermare che dobbiamo trasferire più dati rimanendo nello stesso tempo più flessibili nei confronti delle caratteristiche delle diverse reti”.

Per rispondere a questa domanda, HMS presenta ora l’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 combinare prestazioni e flessibilità su un singolo chip.

Il tessuto FPGA è utilizzato per implementare le varie interfacce Ethernet real-time, mentre il core ARM è utilizzato per eseguire gli stack di protocollo e applicazione. Poiché l’NP40 è basato su Flash, il dispositivo può essere riprogrammato per più reti Ethernet industriali differenti. Ciò significa che una sola piattaforma hardware può supportare più reti differenti semplicemente scaricando nuovo firmware. “Questa nuova tecnologia semplifica la vita dei produttori di dispositivi, perché possono installare un modulo di comunicazione in un prodotto e quindi scaricare esattamente il software di cui hanno bisogno per la connessione alle diverse reti”, afferma Jörgen Palmhager.

“Crediamo che questa nuova tecnologia, con una combinazione di un processore più veloce e un’area FPGA, offrirà una piattaforma a prova di futuro”, egli prosegue. “Essa darà il meglio di entrambi i mondi agli utenti, che potranno ottenere la velocità e la precisione di cui hanno bisogno per applicazioni impegnative, e la flessibilità per adattarsi a reti differenti semplicemente scaricando un nuovo firmware”.



Tre formati.
Leif Malmberg è Product Line Manager per le soluzioni embedded presso HMS. Egli vede da tempo una tendenza nel settore dell’automazione verso soluzioni complete, ma in formati differenti. “Quando si parla di funzionalità, supporto, consulenza e manutenzione, i nostri clienti vogliono soluzioni complete”, egli afferma. “Tuttavia, essi chiedono formati differenti per le loro soluzioni di connettività, in funzione di quanto desiderano che le loro soluzioni siano integrate. Vediamo tuttora che la maggior parte degli utenti richiede un modulo completo che possa essere semplicemente inserito nelle loro macchine per ottenere connettività di rete, ma vi sono utenti che vogliono una scheda di rete semicompleta che possano montare sulla loro motherboard ed equipaggiare con i loro connettori di rete. Vi sono anche coloro che vogliono soltanto il processore di rete e che costruiscono attorno ad esso la propria soluzione”.

E’ per questo che HMS ora confeziona la sua offerta CompactCom embedded in tre formati differenti: un chip, un brick e un modulo, permettendo agli utenti di scegliere quanto desiderino che la loro soluzione di comunicazione sia integrata. Ciò può variare dall’implementazione di un chip di comunicazione e la progettazione del resto dell’hardware per proprio conto, al montaggio di un brick e il fissaggio dei propri connettori, all’inserimento di un modulo di comunicazione già pronto. “In un certo senso, avevamo queste opzioni disponibili già prima con l’NP30”, afferma Leif Malmberg, “ma con il nuovo concetto embedded posiamo ora fare un altro passo avanti ampliando la nostra offerta con una nuova piattaforma tecnologica in diversi formati”.

Jîrgen Palmhager

Sicurezza, energia e altri trend.
Maggiori prestazioni e flessibilità possono essere i trend più forti che guidano la nuova tecnologia, ma nell’industria vi sono anche altri trend influenti. La sicurezza integrata è uno di tali trend, perché un numero crescente di impianti industriali è alla ricerca di modi per integrare reti di sicurezza nelle loro normali reti di fabbrica. E’ anche per questo che HMS sta sviluppando un nuovo modulo safety per consentire la comunicazione fra un dispositivo industriale e una rete di sicurezza.

Un’altra tendenza importante è quella del risparmio energetico, mano a mano che le aziende cercano di diventare più verdi, risparmiare denaro e conformarsi alla legislazione sempre più severa su consumi energetici ed emissioni. “Vediamo molto chiaramente questo trend”, afferma Jörgen Palmhager. “Sia attraverso profili energetici emergenti come PROFIenergy, ma anche come una tendenza generale nella società. Vediamo spesso impianti industriali dove le diverse macchine hanno un tasso di utilizzo minore del 40%. Poiché le macchine in molti casi consumano quasi la stessa quantità di energia sia in stand-by che durante il funzionamento, si può risparmiare molto denaro spegnendo automaticamente i macchinari quando non sono utilizzati. Un altro esempio evidente sono le conseguenze del recente terremoto e dello tsunami in Giappone. Poiché vi è stata una carenza di potenza dopo il malfunzionamento dei reattori di Fukushima, le aziende stanno realmente cercando di risparmiare energia in tutti i modi possibili e i dispositivi industriali con basso consumo di potenza sono tuttora in forte richiesta”.

Le nuove reti Ethernet offrono maggiore funzionalità e un accesso più semplice alle applicazioni industriali. Ciò rende sempre più importante considerare 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 ce lo chiedono”, afferma Jörgen Palmhager. “Un altro requisito in arrivo per Ethernet è fornire prodotti che supportano il nuovo Internet Protocol versione 6 (IPv6). Abbiamo già delle soluzioni che utilizzano questo protocollo, e questo sarà assolutamente un must per il futuro”.


Leif Malmberg

Il futuro è già qui.
Anche se la nuova generazione di soluzioni di comunicazione non raggiungerà il mercato sotto forma di moduli standard fino al 2013/2014, vi sono già clienti pilota che stanno utilizzando in anteprima la tecnologia. “Stiamo attualmente implementando la nostra nuova tecnologia basata sull’NP40 presso clienti pilota e la stiamo sviluppando in partnership per arrivare realmente vicino alle applicazioni di fabbrica”, afferma Jörgen Palmhager. Leif Malmberg aggiunge: “Vediamo un grande interesse per questa nuova tecnologia, specialmente da parte di aziende nell’ambito degli azionamenti e del motion. Le aziende AIDA e i loro fornitori saranno molto probabilmente i primi ad adottare questa nuova tecnologia”.

HMS vede tuttora una domanda di soluzioni di comunicazione complete, dove i produttori di dispositivi vogliono consulenza e supporto durante l’implementazione, piuttosto che costruire una soluzione da soli. “Sì, questa richiesta è rimasta più o meno intatta nel corso degli anni”, afferma Leif Malmberg. “I costruttori di macchine e i produttori di dispositivi vedono un grosso vantaggio nell’essere in grado di concentrarsi sulla costruzione dei loro dispositivi e lasciare a un partner la comunicazione su rete.

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