Protocolli di comunicazione industriale per il monitoraggio degli impianti

Cosa sono e come operano i protocolli di comunicazione

Un protocollo di comunicazione, che sia industriale o di qualsiasi altro settore, è paragonabile a un linguaggio tramite il quale un apparecchio, un software o un qualsiasi dispositivo interagisce con ciò che lo circonda.

In passato, spesso e volentieri, questi protocolli venivano creati con il preciso intento di mettere in comunicazione solo determinati macchinari di determinate case produttrici, il più delle volte coincidenti con il proprietario degli stessi protocolli.

Con l’espansione del mercato, dei rapporti professionali e delle innovazioni a disposizione nei processi produttivi è diventato sempre più comune trovare, all’interno della stessa azienda o stabilimento, macchinari e dispositivi di fornitori, tecnologie ed epoche differenti.

Per non disperdere il potenziale di tutti questi strumenti, la realizzazione dei protocolli di comunicazione si è rivolta verso prodotti e soluzioni capaci di interconnessioni sempre più semplici, rapide e agevolate.

Negli ultimi anni, la strategia dell’isolamento e dell’autarchia produttiva è stata via via abbandonata dalla maggior parte delle aziende per favorire la ricerca di una standardizzazione dei protocolli di comunicazione.

Attualmente si possono contare molteplici tipologie di protocolli utilizzati negli ambiti più disparati, dall’industria, all’informatica fino all’idraulica e all’elettronica.

Per favorirne la comunicazione, la maggior parte di questi strumenti vengono prodotti in modo che possano appoggiarsi al protocollo OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) vista la sua capacità di far interagire numerosissimi processi e strumenti.

I canali di trasmissione dei protocolli di comunicazione

Mantenendo il focus sui protocolli di comunicazione, è possibile categorizzarli in tre macrogruppi:

• Bus di Campo: questa macrocategoria comprende i protocolli che, solitamente sono operativi con la parte più interna e basica degli impianti, ad esempio nell’invio informazioni all'unità di controllo motore. Nonostante un’affidabilità acclarata, soprattutto dal punto di vista elettrico, questi protocolli non vengono usati per mettere in comunicazione più dispositivi contemporaneamente.
  
  
• Ethernet: questi protocolli, come i Modbus TCP e Profinet, hanno un grado di complessità maggiore rispetto ai bus di campo. È comune trovare questa tipologia di protocollo in dispositivi che non sono tecnologicamente elaborati e complessi. Visto il sempre maggiore e generale avanzamento della tecnologia, i protocolli ethernet stanno trovando un largo utilizzo soprattutto nei sistemi gestionali, al fine di creare statistiche e per gestire la produzione attorno a logiche sempre più complesse.
  
  
• Wireless: gli ultimi anni sono stati contraddistinti da un’inarrestabile diffusione di questi sistemi, utili nello snellire la logistica e le operazioni nelle attività di cablaggio. Il loro punto debole però risiede nell’implicita vulnerabilità ai segnali di disturbo. Anche per questa ragione non sempre questi protocolli trovano grande impiego negli ambiti industriali (escludendo la movimentazione automatica), visto che non è possibile eliminare il rischio di perdita di dati e soprattutto non è sempre possibile garantire un trasporto istantaneo delle informazioni.

Molto spesso è comune vedere queste tre macro categorie operare in sinergia grazie a integrazioni e aggregatori di dati che vengono installati in azienda. Queste aggregazioni possono avvenire su più livelli e mediante diversi strumenti come nodi sensori, trasduttori e attuatori.

Questi elementi raccolgono informazioni ambientali o di controllo del processo e le ritrasmettono agli strumenti di monitoraggio per poi impartire le istruzioni fisiche da fornire ai macchinari.

Presa coscienza di tutte queste informazioni prettamente tecniche, è importante ricordare che la ragione di vita di un protocollo di comunicazione industriale risiede nella sua affidabilità, quindi nella sua capacità di garantire l’arrivo delle informazioni senza la presenza (o con la minor quantità possibile) di errori.

Partendo da questo assunto, appare evidente come l’attenzione e la priorità di un’azienda sia da rivolgere verso un protocollo di comunicazione che sia in grado di garantire un corretto e completo arrivo delle informazioni, anche rispetto ad un altro che magari privilegia la velocità trasmissione, soprattutto quando si monitorano impianti e macchinari.

Garantire la sicurezza nei protocolli di comunicazione

Un discorso a parte, vista l’importanza dell’argomento, va riservato a un’altra caratteristica fondamentale per un protocollo di comunicazione: la sicurezza.

Come già accennato in precedenza, un protocollo, per essere considerato affidabile, deve poter garantire uno scambio sicuro delle informazioni, senza che queste ultime possano essere intercettate, visionate o modificate da altri sistemi, esterni o interni alla rete, che non sono in possesso di autorizzazioni.

Quando si parla di sistemi interni o esterni, viene sottinteso il fatto che tutte le reti industriali devono essere al sicuro da minacce deliberate ma anche involontarie. Un’intromissione esterna o un mancato funzionamento di un determinato apparecchio potrebbero generare effetti e danni che vanno al di là del semplice aspetto economico. La reputazione di un'azienda o anche la semplice, ma importantissima, sicurezza dei lavoratori sono aspetti che devono essere garantiti e protetti da eventuali minacce e intromissioni.

Al fine di perseguire questa linea d’azione, sempre più tecniche e strumenti di sicurezza nati e consolidati nell’ambito dell’ufficio, si stanno allargando anche al settore industriale, soprattutto come logiche e concetti da seguire.

Per questo motivo, curare e proteggere le reti di comunicazioni, oltre che i dati, è ormai un aspetto prioritario di ogni realtà industriale, cominciando dalla manutenzione e protezione dei materiali fino alla definizione di strutture per proteggere le informazioni scambiate dai protocolli di comunicazione.

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