Che cos'è un fieldbus? Le reti di comunicazione industriale spiegate

Che cos'è un fieldbus?

Un fieldbus (bus di campo) è una rete di comunicazione digitale, seriale e bidirezionale che collega i dispositivi di livello campo, sensori, attuatori, PLC, azionamenti e strumenti, a un sistema di controllo. Prima dei fieldbus, ogni dispositivo di campo richiedeva un cavo analogico dedicato da 4 a 20 mA fino al controllore. I fieldbus hanno sostituito quei collegamenti analogici punto-punto con un unico cavo digitale condiviso, riducendo drasticamente i costi e la complessità del cablaggio.

Il termine "fieldbus" comprende una famiglia di standard diversi sviluppati a partire dagli anni Ottanta. I principali fieldbus utilizzati oggi nell'industria indiana sono PROFIBUS, DeviceNet e Foundation Fieldbus.

I principali protocolli fieldbus

PROFIBUS

PROFIBUS (Process Field Bus) è il fieldbus più diffuso al mondo, sviluppato in Germania alla fine degli anni Ottanta. È disponibile in due varianti:

• PROFIBUS DP (Decentralised Periphery): utilizzato per la comunicazione ciclica e veloce tra PLC e dispositivi di campo come azionamenti, moduli di I/O ed encoder. Velocità fino a 12 Mbit/s su cavo RS-485.
• PROFIBUS PA (Process Automation): variante a sicurezza intrinseca per aree pericolose (industrie di processo), funziona a 31,25 kbit/s su un bus a due fili che alimenta anche gli strumenti di campo.

DeviceNet

DeviceNet è stato sviluppato da Allen-Bradley (Rockwell Automation) ed è ampiamente utilizzato negli stabilimenti automobilistici nordamericani e indiani. Si basa sul protocollo CAN (Controller Area Network), funziona fino a 500 kbit/s e supporta fino a 64 nodi su un singolo segmento di rete. DeviceNet viene comunemente impiegato per collegare avviatori motore, sensori fotoelettrici e blocchi di I/O ai PLC Rockwell.

Foundation Fieldbus (FF)

Foundation Fieldbus è uno standard di comunicazione interamente digitale e bidirezionale sviluppato per l'automazione di processo: raffinerie petrolifere, impianti chimici e produzione di energia. A differenza di PROFIBUS, i dispositivi Foundation Fieldbus possono eseguire funzioni di controllo localmente a livello di dispositivo, riducendo il carico sul controllore centrale. Funziona a 31,25 kbit/s (H1) a livello di campo e a 100 Mbit/s (HSE) a livello di rete di controllo.

Fieldbus ed Ethernet industriale: differenze principali

Perché i fieldbus sono ancora utilizzati

Nonostante la diffusione dell'Ethernet industriale, i fieldbus restano dominanti in molte fabbriche indiane per diverse ragioni pratiche:

• Parco installato: milioni di dispositivi PROFIBUS e DeviceNet sono già installati e funzionanti. Sostituirli è costoso e comporta interruzioni.
• Affidabilità comprovata: PROFIBUS DP vanta trent'anni di funzionamento affidabile in ambienti industriali gravosi.
• Sicurezza intrinseca: PROFIBUS PA e Foundation Fieldbus H1 sono certificati per l'uso in aree pericolose negli impianti petroliferi, del gas e chimici.
• Diagnostica semplice: i team di manutenzione esperti conoscono bene la diagnostica dei fieldbus.

Collegare i fieldbus ai sistemi moderni

La sfida pratica oggi è collegare i sistemi fieldbus legacy alle moderne piattaforme SCADA, MES e cloud. Questo avviene tramite gateway di protocollo: hardware dedicato che traduce i dati PROFIBUS o DeviceNet in Modbus TCP, OPC UA o MQTT per la trasmissione verso i livelli superiori.

I pannelli HMI Cermate forniti da TSL Automation Solutions supportano PROFIBUS DP come driver di protocollo integrato, consentendo il collegamento diretto alle reti PROFIBUS esistenti senza gateway aggiuntivi. I PC industriali Avalue possono eseguire software OPC server per trasferire i dati fieldbus ai sistemi di livello superiore. Contatti TSL Automation Solutions per discutere le sue esigenze di integrazione fieldbus.