Il PLC nell’Automazione Industriale: le Reti di Comunicazione

Le reti di comunicazione

Il PLC può essere un’apparecchiatura indipendente (stand alone), destinata esclusivamente a controllare una macchina o un impianto; oppure può essere un elemento di un più vasto sistema di automazione distribuita, in cui più PLC si trovano fra loro interconnessi, insieme ad altre apparecchiature di controllo (Logiche Cablate, Controlli Numerici, Personal Computer).

Tutte le apparecchiature componenti un sistema di automazione distribuita devono essere in grado di dialogare tra loro o con altre, che si trovano a livelli gerarchici superiori, tramite una rete di comunicazione.

Per queste ragioni la maggior parte delle Case Costruttrici di PLC offre la possibilità di utilizzare delle L.A.N. (Local Area Network) per mettere in comunicazione due o più PLC fra di loro.

Normalmente il costruttore consente di collegare tutti i prodotti alla rete proprietaria (rete del Costruttore) senza la necessità da parte dell’utente di sviluppare dei protocolli di comunicazione, secondo il quale avvengono le trasmissioni dei messaggi: essi sono tipici di ciascun Costruttore. Ciascun protocollo determina: i modi in cui iniziano e cessano le comunicazioni, il modo per identificare l’emettitore ed il ricevitore, il modo di interscambio dei messaggi e quello seguito per identificare gli errori di trasmissione.

Spesso, tuttavia, si possono interfacciare calcolatori o controllori di altri Costruttori per mezzo di moduli nei quali agisce un software che favorisce la comunicazione con i sistemi della rete proprietaria.

Generalmente il numero di dispositivi che è possibile interfacciare, da una decina ad un centinaio, e le distanze, nell’ordine del chilometro, dipendono dal Costruttore.

Per quanto concerne la velocità di comunicazione, questa può variare da una decina di kilobaud ad un Megabaud.

A titolo di documentazione, presentiamo le principali tipologie di reti di comunicazione e relativi vantaggi/svantaggi che l’impiego di ciascuna di esse presenta.

Principali tipologie delle reti di comunicazione: vantaggi e svantaggi

Le tipologie delle reti di comunicazione vengono definite secondo il tipo di accesso che il dispositivo ha nei confronti della rete.

Rete di comunicazione “punto a punto”

Questa tipologia di rete prevede un controllore di rete al centro del sistema.

Tutti i dispositivi, mediante una apposita interfaccia, comunicano con il controllore della rete, che potrebbe essere un ulteriore PLC oppure un Computer.

Il vantaggio fondamentale di questa tipologia è il fatto che ogni dispositivo può comunicare in qualsiasi momento con il controllore della rete.

Se il Computer è in grado di gestire un sistema multiprocessore, la velocità con cui i dispositivi si possono scambiare le informazioni è decisamente superiore. Tuttavia una rete “punto a punto” presenta diversi svantaggi.

Se i dispositivi devono scambiarsi delle informazioni devono passare sempre attraverso il controllore della rete, per cui se il Computer presenta delle anomalie di funzionamento tutto il processo di dialogo è compromesso.

Il costo di sviluppo del software per la comunicazione, come anche delle interfacce e dell’hardware da utilizzare, può risultare anche molto elevato. Conviene usare questo tipo di reti quando i dispositivi non sono in grado di dialogare da soli (ad esempio perché utilizzano linguaggi diversi) o quando i PLC non dispongono di una rete proprietaria.

Rete di comunicazione “multi punto a master – slave”

Questa tipologia di rete prevede che tutti i dispositivi siano collegati in “parallelo” sullo stesso canale di comunicazione.  

La gestione delle comunicazioni è assunta da un Computer – o PLC – [master = padrone] che interroga a turno e sistematicamente tutti i PLC (slave = schiavo).

Questa tipologia è una delle L.A.N. più comuni messe a disposizione dai Costruttori.

Il principale vantaggio di utilizzare una rete proprietaria è dato dal fatto che l’utente non ha bisogno di sviluppare dei protocolli di comunicazione a condizione ovviamente di utilizzare prodotti del Costruttore; se si utilizzano altri prodotti si deve sottostare ai protocolli di comunicazione stabiliti dal Costruttore stesso.

L’utilizzo di questo tipo di rete risulta inoltre più conveniente dal punto di vista economico, perché ha bisogno di un solo cavo coassiale o al massimo di un doppino telefonico.

Gli svantaggi sono dati dal fatto che ogni dispositivo deve attendere il suo turno per poter dialogare; inoltre l’interruzione del cavo compromette la comunicazione tra i dispositivi.

Rete di comunicazione a “master flottante”

Questa tipologia di reti è caratterizzata dal fatto che, pur essendo tutti i dispositivi collegati in “parallelo” sul medesimo canale di comunicazione, non esiste un vero e proprio gestore della rete (master).

La gestione delle comunicazioni è assunta di volta in volta, a turno, da ciascuno degli utenti (master flottante).

Il principale vantaggio dell’uso di questo tipo di comunicazione consiste nel fatto che due utenti possono dialogare direttamente senza dover passare attraverso un gestore della rete.

L’utilizzo di questa rete potrebbe rivelarsi svantaggioso nel caso in cui un computer assumesse contemporaneamente la funzione di gestore e raccoglitore dei dati della macchina di produzione in una rete con molti utenti: in questo caso il computer dovrebbe attendere il suo turno per accedere al canale di comunicazione e richiedere e fornire agli altri utenti le informazioni, con la possibile conseguenza di ritardare i tempi di acquisizione e distribuzione dei dati.