Networking sensibile al tempo: il futuro della comunicazione nell’automazione industriale?
Si parla sempre più spesso di Time-Sensitive Networking (TSN) nel mondo delle comunicazioni Ethernet industriali. Si tratta di un’estensione dello standard Ethernet per risolvere uno dei problemi principali delle applicazioni industriali: la mancanza di prevedibilità della trasmissione dei dati in tempo reale. Il TSN è un insieme di standard IEEE 802.1 che aggiunge funzioni deterministiche all’Ethernet classico. In pratica, questo significa che i pacchetti di dati possono essere trasmessi con un ritardo prevedibile, che in precedenza era riservato ai protocolli in tempo reale come EtherCAT. È interessante notare che produttori come Siemens stanno già testando soluzioni basate sia su EtherCAT che su TSN, a seconda dell’applicazione.
Nel contesto dell’automazione industriale, tali estensioni hanno senso: i sistemi di controllo estesi, che consentono la trasmissione audio/video, il controllo del movimento o la sincronizzazione temporale, hanno bisogno di una solida base di rete. Ed è qui che TSN entra in gioco come potenziale “successore” della classica Ethernet industriale.
Il Time-Sensitive Networking (TSN) nella pratica dell’automazione
- Sincronizzazione temporale: con TSN, ogni dispositivo della rete può operare in un’unica linea temporale. IEEE 802.1AS consente la sincronizzazione con una precisione al microsecondo.
- Gestione del traffico: meccanismi come lo scheduling (IEEE 802.1Qbv) permettono di dare priorità ai pacchetti e di riservare la larghezza di banda.
- Ridondanza e affidabilità: i protocolli di ridondanza (ad esempio IEEE 802.1CB) consentono di trasmettere i frame attraverso percorsi diversi in parallelo: se un percorso si guasta, l’altro continua a fornire i dati.
- Compatibilità Ethernet: importante – TSN è ancora basato su Ethernet standard, il che significa una più facile integrazione nell’infrastruttura esistente.
Negli ambienti industriali, dove il costo dei tempi di inattività viene conteggiato in ogni ora di produzione, queste funzionalità fanno la differenza.
EtherCAT vs TSN – confronto nelle applicazioni industriali
- Architettura: EtherCAT si basa su una topologia ad anello o a linea con la funzione di trasmissione di frame attraverso gli slave con elaborazione simultanea. Il TSN è un livello superiore all’Ethernet standard, senza alcun livello hardware specializzato se non gli switch che supportano le funzioni del TSN.
- Deterministico: EtherCAT è completamente deterministico: questo è il suo principale vantaggio e il motivo della sua popolarità nei sistemi in tempo reale. Il TSN aspira a questo determinismo solo con l’introduzione di sistemi di schedulazione dei pacchetti, tra le altre cose.
- Applicazioni: EtherCAT è oggi ampiamente utilizzato nelle macchine di produzione e nei robot. Il TSN trova applicazione, tra l’altro, nell’automazione degli edifici, nei sistemi video o nell’integrazione nei sistemi IT/OT.
- Supporto del mercato: dietro EtherCAT ci sono Siemens, Beckhoff, Bosch Rexroth e Omron, tra gli altri. Il TSN è supportato da molti produttori di apparecchiature di rete, ma la sua maturità nelle applicazioni industriali sta ancora emergendo.
Quindi non si tratta di scegliere EtherCAT o TSN, ma di trovare l’ambiente applicativo adatto. In molti casi, le due tecnologie si completano a vicenda.
EtherCAT e TSN: dove sta andando tutto questo?
Nei prossimi anni, il mercato dell ‘automazione industriale si troverà di fronte a una decisione: investire in protocolli collaudati come EtherCAT o guardare alla famiglia di soluzioni TSN che promettono flessibilità e convergenza di rete? È probabile che la vera trasformazione si verifichi quando i dispositivi abilitati a EtherCAT acquisiranno la capacità di comunicare tramite TSN, mantenendo il pieno determinismo e la velocità.
Per i tecnici della manutenzione, questo è un segnale che invita a seguire lo sviluppo di apparecchiature conformi a TSN, ma non ad abbandonare le soluzioni basate su EtherCAT. Inoltre, la manutenzione e la rigenerazione delle apparecchiature EtherCAT rimarranno essenziali per gli anni a venire prima che TSN diventi un’alternativa valida a livello di motion control.
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