La sicurezza passa dall’IO-Link

Puntando sul sempre più diffuso standard IO-Link, considerato la base dell’Internet of Things e quindi dell’evoluzione industriale nell’ottica di Industria 4.0, è possibile combinare soluzioni di sicurezza e automazione in un’unica infrastruttura di comunicazione, che parte dai dispositivi a bordo macchina e raggiunge facilmente i livelli PLC, SCADA, MES ed ERP. Ne ha parlato Fabio Rosso, Head of Service Center di Balluff Automation, nel corso del Forum Meccatronica 2017.

di Cesare Pizzorno

I cambiamenti che Industria 4.0 sta generando nel mondo produttivo si manifestano anche nelle richieste dei costruttori di macchina. A differenza di quanto accadeva fino a pochi anni fa, infatti, gli OEM si aspettano che le soluzioni di sicurezza (safety) siano fornite da chi si occupa di automazione. Questo fa sì che l’automazione di processo sia sempre più integrata in un’infrastruttura unica che includa, appunto, anche la parte safety.

Sei milioni di dispositivi IO-Link installati attualmente nel mondo
“Secondo l’idea di Balluff, l’implementazione delle soluzioni di sicurezza è strettamente legata al consolidamento di IO-Link”, spiega Fabio Rosso, Head of Service Center di Balluff Automation. “Se consideriamo la piramide classica dell’infrastruttura d’impianto, gli hub di sicurezza IO-Link si inseriscono al secondo livello, quello immediatamente successivo ai sensori e agli attuatori, e si collegano al livello superiore, quello Fieldbus dove si trova il master che funge da interfaccia con il controllore. I vantaggi sono presto detti: la comunicazione avviene su un’architettura unica; il sistema rimane aperto a livello di sensori e attuatori di sicurezza; l’hub di sicurezza è direttamente collegato al master IO-Link e, infine, la parametrizzazione delle catene di sicurezza può essere fatta direttamente a livello del PLC”.
IO-Link è uno standard internazionale che va incontro alle esigenze di semplificazione dei cablaggi e ai principi di Industria 4.0. Al momento, il consorzio è composto da oltre 130 aziende, con più di 3.500 dispositivi con interfaccia IO-Link offerti sul mercato. Dal 2010, anno in cui lo standard ha cominciato ad affermarsi, ogni anno il numero dei dispositivi venduti è cresciuto in modo esponenziale, per un totale di circa 6 milioni di device IO-Link installati attualmente nel mondo.

Un’unica architettura di comunicazione che include anche la parte safety
In passato, l’architettura di sicurezza era separata dalla parte di automazione. Adesso, come detto, si tende a fornire un’unica architettura che includa anche la parte safety. Com’è possibile, dal punto di vista tecnico, sfruttare i vantaggi di IO-Link in ambiti “sicuri”? “Adottando il cosiddetto principio del tunneling, un sistema basato sul principio del Black Channel che consente a un protocollo ‘straniero’ di farsi trasportare attraverso un’infrastruttura che non supporta nativamente tale protocollo”, prosegue Fabio Rosso. “In altre parole, si tratta di re-impacchettare i dati in una forma diversa: nel nostro caso, il Profisafe – protocollo sicuro e consolidato – all’interno di IO-Link. Per mezzo del protocollo Profisafe e del tunneling su IO-Link, si può creare un canale di comunicazione partendo da un PLC ‘failsafe’ fino all’hub di I/O, al quale possono essere collegati i classici dispositivi di sicurezza. Tutto direttamente a bordo macchina. Così si risparmia sul cablaggio e si semplifica notevolmente l’architettura della macchina”.

I dispositivi di sicurezza da collegare all’hub IO-Link
L’hub di sicurezza IO-Link di Balluff è un dispositivo con grado di protezione IP67, molto semplice da installare e dotato di 8 porte M12. Di queste, le prime 4 vengono utilizzate per i classici input di sicurezza, quindi per il collegamento di sensori a bordo macchina. Ci sono altre 2 porte di output, mentre le ultime due sono I/O miste.
All’hub IO-Link possono essere collegati vari dispositivi di sicurezza direttamente a bordo macchina: pulsanti di emergenza, interblocchi, barriere di sicurezza di diverse misure, oltre a sensori codificati RFiD, sensori reed Safety, o ancora sensori induttivi Safety. Sono tutti dispositivi che consentono di gestire applicazioni quali ripari, delimitazione di aree e così via, per i settori più disparati: che siano di assemblaggio, manipolazione o anche macchine utensili, quasi tutte le macchine presentano dispositivi di emergenza come pulsanti o ripari. Il concetto di topologia IO-Link consente di ridurre i cablaggi, e di conseguenza anche l’impegno in termini di costi e tempo.

Lo standard IO-Link alla base dell’IoT
Secondo la visione di Balluff, lo standard IO-Link è alla base dell’Internet of Things, quindi dell’evoluzione industriale nell’ottica di Industria 4.0, che si propone fondamentalmente di incrementare la competitività agendo su elementi quali flessibilità ed efficienza. “Tutto questo poggia su dei pilastri ben precisi – aggiunge Fabio Rosso – come, giusto per citarne alcuni, manutenzione predittiva, remotizzazione dei parametri, controllo qualità, condition monitoring, tracciabilità, cambio formato, sicurezza, gestione delle reti o data analytics. Tali elementi presuppongono alcune condizioni basilari, come l’incremento del volume di dati di produzione fino al più basso livello di comunicazione; la presenza di dispositivi intelligenti in grado di generare le informazioni necessarie, e una comunicazione senza soluzione di continuità, dal sensore/attuatore fino al livello più alto della piramide di automazione. L’interfaccia IO-Link gioca un ruolo chiave in un simile scenario”.

Avvicinare il mondo OT e il mondo IT
In particolare, il master IO-Link – cioè quel dispositivo che nella piramide dell’infrastruttura di macchina si trova al livello immediatamente inferiore rispetto al PLC – funge anche da gateway tra la parte di Operational Technology (OT) e la parte di Information Technology (IT) ed è in grado di implementare anche protocolli di comunicazione che normalmente non erano conosciuti o utilizzati in ambito OT. “Tutto questo ha lo scopo di avvicinare il mondo OT e il mondo IT, a ben vedere uno degli effetti più evidenti di Industria 4.0”, sintetizza il responsabile tecnico di Balluff Automation, che descrive lo scenario in modo ancora più dettagliato. “Un gateway/master IO-Link per la gestione delle utenze a bordo macchina, come per esempio i sensori, conta su un canale ciclico per la gestione di questi segnali a livello di processo ma, nello stesso tempo, veicola anche dati aciclici, per mezzo di protocolli TCP/IP o UDP, per la comunicazione con un server al fine di gestire interfacce web, allarmi, messaggistiche, SMS, email, informazioni statistiche per manutenzioni predittive o controllo del consumo energetico e così via”. n