Modulo 11.3.4: Bus di campo
Indice degli argomenti
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L’industria 4.0 passa per il concetto di smart factory che si compone di 3 parti:
- Smart production: nuove tecnologie produttive che creano collaborazione tra tutti gli elementi presenti nella produzione ovvero collaborazione tra operatore, macchine e strumenti.
- Smart service: tutte le “infrastrutture informatiche” e tecniche che permettono di integrare i sistemi; ma anche tutte le strutture che permettono, in modo collaborativo, di integrare le aziende (fornitore – cliente) tra loro e con le strutture esterne (strade, hub, gestione dei rifiuti, ecc.).
- Smart energy: tutto questo sempre con un occhio attento ai consumi energetici, creando sistemi più performanti e riducendo gli sprechi di energia secondo i paradigmi tipici dell'Energia sostenibile.
La chiave di volta dell’industria 4.0 sono i sistemi ciberfisici (CPS) ovvero sistemi fisici che sono strettamente connessi con i sistemi informatici e che possono interagire e collaborare con altri sistemi CPS. Questo sta alla base della decentralizzazione e della collaborazione tra i sistemi, che è strettamente connessa con il concetto di industria 4.0.
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Seconda tappa di #VirtualTour40 presso uno degli stabilimenti produttivi di ROLD, leader nel settore della componentistica per elettrodomestici, punto di riferimento a livello internazionale. L'azienda è annoverata, dal World Economic Forum, tra i 16 siti più avanzati al mondo che implementano le tecnologie industria 4.0. Dal 2012 l'azienda ha intrapreso un processo di trasformazione digitale per l'applicazione della metodologia Lean Manufacturing, come spiega Roberto Colombo, responsabile della produzione. Questo processo ha coinvolto dapprima i componenti del board, del management, per poi proseguire con attività di formazione rivolta agli operatori dei reparti produttivi. Si è quindi passati alla digitalizzazione delle macchine e allo sviluppo di SmartFab, una piattaforma che raccoglie in tempo reale tutti i dati sul funzionamento di ogni asset produttivo e, attraverso delle interfacce semplici ed intuitive, rende possibile l'attività di Total Productive Maintenance (TPM), volta a massimizzare la capacità produttiva mantenendo il corretto equilibrio fra costi di manutenzione ed efficienza degli impianti.
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La produzione integrata di fabbrica o CIM (Computer Integrated Manufacturing) è l'integrazione automatizzata tra i vari settori di un sistema di produzione (progettazione, ingegnerizzazione, produzione, controllo della qualità, pianificazione della produzione e marketing) al fine di minimizzare i tempi di sviluppo di un prodotto, ottimizzare la gestione delle risorse ed eventualmente essere flessibili per coprire quanto più possibile il mercato.
Le reti informatiche che permettono lo scambio di informazioni sono il sistema nervoso della produzione integrata di fabbrica.
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Si parla di codifica dell’informazione quando si vuole trasformare un qualsiasi fenomeno fisico in una sequenza di bit in modo da averne un modello equivalente da poter immagazzinare in un dispositivo informatico per essere elaborato o trasmesso a distanza.
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La trasmissione a distanza dei bit di informazione fa uso di svariate tecniche per ovviare a tutta una serie di problematiche legate alla distanza tra trasmettitore e ricevitore, alla sincronizzazione e ai disturbi che possono rendere problematico il collegamento.
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In questo paragrafo si analizzeranno il protocollo seriale, lo standard RS-232, lo standard RS-422 e lo standard RS-485.
La loro introduzione risale dagli anno '60 e '70 del secolo scorso, ma sono ancora largamente utilizzati nelle comunicazioni tra dispositivi quando si necessita di connessioni semplici e robuste tra pochi terminali su distanze di qualche centinaio di metri.
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Il bus I2C o I2C è un bus seriale largamente usato in ambito industriale per la trasmissione punto-multipunto.
Sviluppato da Philips a partire dal 1982 , ora è di proprietà della NXP, che ne detiene i diritti.
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I DCE (Data Communication Equipment) sono tutti collegati tra loro tramite una connessione in rame o in fibra ottica. Tuttavia sono possibili varie modalità di collegamento, ognuna con i propri pregi e difetti che scopriremo in questa sezione.
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Come primo passo è necessario comprendere cosa si intende per "protocollo di rete" e come un protocollo viene suddiviso in un insieme di funzionalità al fine di razionalizzare e semplificare la sequenza di operazioni da svolgere nel processo di comunicazione in una rete informatica.
Il modello OSI (acronimo di Open Systems Interconnection, conosciuto anche come modello ISO/OSI), in telecomunicazioni e informatica, è uno standard stabilito nel 1984 dall'International Organization for Standardization (ISO), il principale ente di standardizzazione internazionale nato allo scopo di definire un modello di riferimento a formato aperto per l'interconnessione di sistemi di computer (Basic Reference Model o standard ISO 7498).
Essendo nato agli albori delle comunicazioni presenta delle criticità e delle complessità che i moderni protocolli aggirano non uniformandosi scrupolosamente, per esempio unendo e/o eliminando livelli o ancora creandone altri che inglobano parti diverse dei livelli ISO/OSI. In ogni caso il modello ISO/OSI resta ancora il modello riferimento per le reti di comunicazione.
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Struttura logica delle reti Ethernet aziendali.
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L'application layer realizza i servizi di livello applicativo per internet, quali la posta elettronica, l’accesso al web, il trasferimento dei file.
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Il transport layer si occupa di stabilire una connessione (logica) tra due terminali che non sono collegati tra loro fisicamente attraverso un cavo.
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L'internet layer si occupa di far giungere i pacchetti a destinazione scegliendo il percorso migliore all'interno del web.
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Alcuni esercizi sulle regole basilari che governano l'indirizzamento IP
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Primi esercizi di assegnazione indirizzi IP
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Il physical layer si occupa di definire tutti gli aspetti, sia fisici, sia logici, della connessione tra due terminali connessi tra di loro direttamente.
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Qualche informazione su come sono fatti i cavi ethernet e la fibre ottiche usati per le reti di trasmissione
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i dispositivi che compongono una rete locale e geografica con particolare riferimento alle reti ethernet.
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Servizi DNS e DHCP
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Una mappa concettuale e alcune tabelle riassuntive sulle reti TCP/IP
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Presentazione di Galanti Antonello