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Networking di fabbrica: come garantire l’affidabilità delle reti Ethernet industriali?

L’IC Expert Marco Artoli di LAPP illustra sfide e soluzioni per la progettazione di reti stabili ed efficienti

Marco Artoli

Milano, 05 aprile 2022 – L’avvento di Industrial Ethernet ha aperto nuove frontiere all’organizzazione di fabbrica, grazie alla possibilità di integrare gli impianti in un sistema di rete industriale efficace ed efficiente. Tuttavia, si tratta di una tecnologia nata per applicazioni IT, con requisiti diversi rispetto al mondo industriale, soprattutto in termini di prestazioni.

L’impiego in ambito Industry 4.0, dunque, ha fatto emergere alcuni limiti che molto spesso non vengono presi in considerazione in fase di progettazione della rete. Marco Artoli, Project Manager Industrial Communication di LAPP, leader nello sviluppo e produzione di soluzioni integrate nella tecnologia di connessione e cablaggio, spiega come superare questi limiti, per poter beneficiare appieno delle potenzialità di Ethernet industriale.

Marco Artoli, quali sono le principali sfide nella progettazione di una rete Ethernet Industriale affidabile?

La principale sfida risiede, prima di tutto, nella mancanza di un’expertise specifica. Mi spiego meglio: nelle applicazioni industriali, l’Ethernet assicura molteplici vantaggi. Tuttavia, si ritiene generalmente che, dato l’ampio utilizzo in ambito ICT, questa tecnologia sia sufficientemente “collaudata” per rispondere anche alle esigenze del mondo dell’automazione. Se nel mondo informatico le reti sono realizzate da sistemisti con competenze specifiche, sia per la parte di progettazione che di installazione, in ambito OT, invece, manca ancora una vera e propria figura professionale. In realtà, oggi le reti di fabbrica sono sempre più complesse, sia in termini di architetture che di topologie, con un elevato numero di dispositivi e uno scambio maggiore di dati. Saper progettare una rete a regola d’arte diventa quindi essenziale per sfruttare pienamente le vere potenzialità di Ethernet industriale, a favore di sistemi di automazione più stabili e funzionanti nel tempo.”

Quali sono gli aspetti da considerare in ambito OT?

“Oltre all’aspetto prestazionale, ovvero l’esigenza di tempi di risposta real-time, l’elemento differenziante di rete di automazione rispetto all’ambito Office riguarda le condizioni ambientali gravose. Da un lato, questo incide dal punto di vista meccanico dei componenti, i quali sono sottoposti a sollecitazioni che, nel tempo, possono causare contatti non perfetti e interruzioni momentanee delle comunicazioni. Inoltre, devono essere in grado di resistere all’azione di agenti aggressivi di tipo chimico o ambientale, solitamente assenti in installazioni di tipo non industrial. Dall’altro, vi è un’elevata presenza di disturbi elettromagnetici (EMC), che le schermature di cavi per Building e mondo IT non sempre sono in grado di filtrare adeguatamente, esponendo gli impianti a criticità anche complesse da risolvere e con costi elevati”.  

Oggi, l’utilizzo di Ethernet industriale ha reso gli switch il “cuore” delle reti. Qual è il ruolo di questi componenti?

Gli switch svolgono un ruolo fondamentale nella gestione del traffico di dati in presenza di più nodi. Rispetto agli hub, questi componenti attivi non si limitano a replicare il segnale, ma agiscono sui frame ricevuti, ovvero i pacchetti Ethernet, controllandone la destinazione, al fine di evitare la cosiddetta collisione tra questi ultimi. In tal senso, quando parliamo di infrastruttura Ethernet, gli switch managed offrono notevoli vantaggi rispetto agli unmanaged, che invece si limitano a collegare i dispositivi senza possibilità di definire alcun tipo di parametro. Gli switch managed sono, infatti, configurabili in diversi aspetti e dotati di funzionalità avanzate di prioritizzazione del traffico, oltre che di monitoraggio e diagnostica avanzata della rete, mediate protocollo SNMP. Consentono, inoltre, di gestire efficientemente una configurazione ad anello grazie all’impiego di diversi protocolli.  Infine, attraverso la tecnologia VLAN è possibile segmentare il dominio di broadcast di una LAN, suddividendola in più reti LAN Virtuali, con benefici in termini di ottimizzazione delle infrastrutture e sicurezza”.

Qual è il ruolo di LAPP per garantire reti Ethernet industriali affidabili?

“Oltre ad ampliare il portfolio di prodotti attivi per reti Ethernet, come switch managed, unmanaged, Nat, POE e soluzioni certificate PROFINET, LAPP mette a disposizione il proprio know-how tecnico, consolidato in oltre cinquant’anni di esperienza nella costruzione di cavi e connettori, attraverso un servizio di Network Check Up. In dettaglio, il Team di IC Experts di LAPP, accreditati anche Profinet Certified Engineers, affiancano i clienti sia nel collaudo delle reti industriali, sia per l’analisi on site. Mediante l’utilizzo di software e hardware dedicati, i tecnici sono in grado di analizzare le infrastrutture esistenti per individuare i punti di debolezza ed indirizzare adeguate azioni correttive, anche secondo lo standard IEC 62443. Ad esempio, procedono alla mappatura di tutti i nodi presenti e alla lettura della topologia, al fine di verificare la conformità alle linee guida PROFINET o EtherNet/IP. Il servizio di Network check up prevede anche l’analisi del traffico dati e delle relative informazioni diagnostiche, al fine di generare un report completo sullo stato di efficienza che include: carico e profondità di rete, errori, pacchetti persi e jitter. Una rete di automazione affidabile – conclude Marco Artoli – è il presupposto imprescindibile per affrontare le sfide della digitalizzazione.

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