con il patrocinio di

con la collaborazione di

Le Opportunità del Wireless per l’Industria

9 Novembre 2011

Auditorium ANIE - Milano

PRESENTAZIONE

Sono sempre di più le applicazioni in ambito industriale e nel terziario che sfruttano tecnologie wireless

per superare gli ostacoli implementativi legati alla tradizionale stesura dei fili. Ma qual è il wireless

“giusto” per ciascuna applicazione?

Tra i temi di maggiore interesse che saranno approfonditi nel corso della giornata meritano un cenno le

più recenti implementazioni di Wireless Hart anche in applicazioni di controllo di processo; gli ultimi

sviluppi delle reti Mesh; le reti pensate per realizzare estensioni wireless di sistemi cablati già esistenti;

le applicazioni innovative concretamente sviluppate con le Wireless Sensor Networks; la coesistenza di

reti diverse in spazi ristretti (wireless coexistence) e le possibili applicazioni del wireless anche per

applicazioni di sicurezza.

La Giornata di Studio Anipla intende fare il punto sullo stato dell’arte delle tecnologie wireless in

ambito manifatturiero e di processo, anche attraverso la presentazione di applicazioni concretamente

realizzate.

Per ulteriori informazioni si prega di contattare i coordinatori stessi o la segreteria dell’associazione:

ANIPLA sez. di Milano

Piazzale Morandi, 2 - 20121 – Milano (MI)

Tel. 02 76002311 - Fax 02 76013192

e-mail: anipla@anipla.it

Coordinatori:

Franco Canna (franco.canna@gmail.com)

Alberto Servida (servida@unige.it)

PROGRAMMA

8:45 Registrazione dei partecipanti e consegna della documentazione

9:15 Apertura dei lavori – Saluto ai partecipanti

R. Esposito – ANIE – Gruppo Specialistico wireless

C. Marchisio – Presidente Anipla Sezione di Milano

9:30 Tecnologie wireless per l'automazione di fabbrica e di processo: un confronto

E. Sisinni, Dip. Ing. dell’Informazione – Università di Brescia

10:00 Infrastrutture Wireless Mesh con tecnologie eterogenee a supporto di applicazioni

avanzate in ambito industriale

M. Cesana(1,2) e S. Napoli(2) – (1)DEI Politecnico di Milano; (2)MobiMESH

10:30 Wireless e security nell'industria di processo e manifatturiera: scenari di attacco e casi

reali

R. Chiesa – Clusit Comitato Direttivo e Tecnico Scientifico e Mediaservice.net

11:00 11:30 Coffee break

11:30 Prestazioni di reti di comunicazione ibride (wired/wireless) per applicazioni industriali

S. Vitturi, CNR-IEIIT

12:00 Tecnologia wireless nell'industria di processo: soluzione di problemi di monitoraggio e

di controllo

L. Ferrari, Emerson Process Mangement

12:30 Mobile operations for better informed decisions

D. Mols, Honeywell Process Solutions

13:00 14:30 Pranzo

14:30 Wireless LAN e macchine mobili per l’automazione di fabbrica

A. Candian – Siemens SpA

15:00 Affidabilità delle tecnologie di trasmissione wireless: casi applicativi

M. Caliari – Phoenix Contact SpA

15:30 Reti di sensori e riconoscimento delle situazioni a supporto del Assisted Living

D. Merico(1,2), R. Bisiani(1) - (1)Laboratorio NOMADIS, Università degli Studi Milano-Bicocca,(2)Contexta Network Solutions Srl

16:00 Soluzione wireless sicura e robusta per la lavorazione di polveri agricole

R. Motta – Rockwell Automation; A. Fabre – ProSoft Technology

16:30 Chiusura dei lavori

Le opportunità del wireless per l’industria - Milano – 9/11/2011

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Tecnologie wireless per l'automazione di fabbrica e di processo: un

confronto

E. Sisinni

Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione – Università di Brescia

Via Branze 38, 25123 – Brescia

Tel:+39 030 3715445; Email: emiliano.sisinni@ing.unibs.it

Sommario

Uno dei fattori che favoriscono l’introduzione di una nuova tecnologia è sicuramente il

potenziale ritorno economico che questa può dare, ad es. in termini di riduzione dei costi e/o

di maggior ricavi. A questo vanno poi ad aggiungersi gli eventuali benefici che ne può trarre

l’applicazione in oggetto per quanto riguarda la sicurezza e l’ambiente (quello che gli

anglosassoni condensano in HSE, home safety and environment). A queste condizioni deve

sottostare anche l’adozione delle comunicazioni wireless in ambito industriale, che,

nonostante il grosso interesse suscitato, stenta a diventare una realtà consolidata. In

particolare, sebbene i vantaggi che ne deriverebbero siano evidenti (ad esempio la riduzione

dei costi d’installazione e la maggior scalabilità della rete), sussistono ancora notevoli

“inibitori”, spesso di natura psicologica più che tecnologica, che ne frenano la diffusione. A

queste considerazioni deve poi aggiungersene un’altra in merito alla necessità di un’attenta

valutazione dei requisiti dell’applicazione in esame; solo così è infatti possibile individuare la

tecnologia che meglio li soddisfa, ferme restando necessità di carattere generale come la

disponibilità di uno standard di riferimento, il rispetto del determinismo, un’elevata

disponibilità e sicurezza della rete e un’elevata reiezione dei disturbi. Purtroppo questa

contestualizzazione è spesso tralasciata o malposta, e ciò si traduce chiaramente in una

disattesa dei presupposti iniziali.

Scopo di questa relazione è proprio quello di tradurre i requisiti dell’automazione di fabbrica

e del controllo di processo in requisiti del sistema di comunicazione. Partendo da questa

generica suddivisione, viene mostrato come le soluzioni protocollari oggi disponibili provano

a rispondere alle diverse esigenze, soffermandosi su ognuno dei livelli del classico modello

ISO/OSI a sette strati. In base ad un’analisi di questo tipo è possibile giustificare l’uso di reti

mesh auto-aggreganti nel controllo di processo rispetto all’adozione di soluzioni

infrastrutturate nell’automazione di fabbrica, essendo quest’ultima soggetta a requisiti più

stringenti in termini di densità dei nodi e latenza tollerata nella ricezione dei messaggi.

Alla luce di queste considerazioni è necessario individuare una soluzione standard di

riferimento, che ad oggi trova risposta nella proposta WSAN “Wireless Sensor Actuator

Network” del consorzio PI. Di tale tecnologia sono brevemente discusse le caratteristiche

principali, sempre in funzione della distinzione tra automazione di fabbrica e controllo di

processo.

Infine, viene fornito qualche cenno al problema della coesistenza, destinato a diventare

predominante in un futuro prossimo sicuramente contraddistinto da un impiego sempre

maggiore di soluzioni “senza filo”. Anche in questo caso, dopo un veloce riepilogo delle

soluzioni correntemente adottate, ci si sofferma sullo standard di riferimento ad oggi

disponibile, ovvero l’IEC62657.

Le opportunità del wireless per l’industria - Milano – 9/11/2011

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Infrastrutture Wireless Mesh con tecnologie eterogenee

a supporto di applicazioni avanzate in ambito industriale

S. Napoli (1), M. Cesana (2),(1)

MobiMESH – 20159 Milano – stefano.napoli@mobimesh.it(2)

Politecnico di Milano – 20129 Milano – cesana@elet.polimi.it

SommarioL'implementazione di un'infrastruttura che permetta la copertura Wi-Fi in ambito industriale è un

bisogno sempre più sentito; ciò è dovuto al fatto che una sempre crescente quantità di dispositivi sono

dotati di interfacce Wi-Fi per la comunicazione con un server centrale, siano essi strettamente legati

all'attività industriale o a supporto delle attività ICT che complementano e regolano l'attività

industriale stessa. Tale fattore, unito alla crescente richiesta di banda passante per i servizi, ed alla

necessità di ottimizzare, razionalizzare ed unificare le infrastrutture aziendali, pone una richiesta

pressante al mondo della tecnologia wireless.

La realizzazione di un'infrastruttura wireless di copertura ed interconnessione in ambiente industriale

è tuttavia un'attività delicata, che richiede attenta analisi e pianificazione, e per la quale occorre

impiegare diverse tecnologie e competenze per superare gli ostacoli che si incontrano.

Una rete Wi-Fi performante è infatti generalmente composta da piccole celle di copertura (hot spots)

fornite di punti d’accesso (access points) che devono fornire connettività a tutte le aree/dispositivi

richiesti. Il posizionamento corretto di tali celle richiede quindi procedure di analisi ed ottimizzazione

che devono tenere conto della qualità del servizio richiesto, dei vincoli strutturali delle aree da coprire

e da eventuali interferenze “esterne”. Le celle di copertura devono poi essere interconnesse in maniera

opportuna. Tuttavia non sempre è possibile o economicamente sostenibile realizzare un cablaggio

strutturato in rame o in fibra, e soluzioni totalmente wireless devono essere messe in campo. Tutte

queste alternative tecnologiche portano vantaggi e svantaggi che vanno spesso valutate caso per caso.

Occorre in generale dotarsi di un'infrastruttura di rete solida ed inter-operabile che permetta di

integrare tecnologie eterogenee, sfruttando quindi il meglio di ciascuna tecnologia, adattandosi agli

scenari applicativi.

Le reti wireless mesh rappresentano una soluzione del problema: si tratta infatti di reti di accesso,

dotate di una dorsale magliata composta da collegamenti realizzati con tecnologie eterogenee e gestita

da un protocollo di instradamento che garantisce ridondanza, autoarrangiamento e gestione efficiente

delle risorse; tale dorsale è finalizzata ad interconnettere le celle d'accesso, che offrono il servizio ai

terminali fissi ed in mobilità.

Il paradigma e le implementazioni wireless mesh offrono inoltre numerose possibilità in termini di

integrazione di copertura indoor-outdoor, una delle problematiche più sentite in ambito industriale;

grazie ad opportuni gateway è possibile integrare reti wireless tradizionali, basate su access point

standard interconnessi tramite cablaggio strutturato, con il sistema wireless mesh, realizzando un

unico “ombrello” di copertura che integri gli asset esistenti con la nuova infrastruttura.

Il lavoro illustra l'applicazione della tecnologia wireless mesh all'interno di alcuni casi specifici di tipo

industriale; si dimostra come sia possibile realizzare un'unica infrastruttura wireless mesh in

installazioni industriali a singola sede e multi-sede, integrando componenti outdoor ed indoor,

tecnologie cablate e wireless, allo scopo di realizzare un'unica grande rete di copertura aziendale.

Si dimostra inoltre come tale tecnologia di rete sia atta ad erogare diverse classi di servizio e di

applicazioni, grazie alle caratteristiche di banda larga, affidabilità ed integrazione, che spaziano

dall'accesso dati in mobilità per terminali evoluti (PDA) alla comunicazione con il gestionale/server

centrale di dati rilevati da terminali semplici quali barcode reader portatili, a cui si aggiunge la

possibilità di inviare dati multimediali a pannelli per applicazioni di digital signage e la possibilità di

realizzare sistemi VoIP per la comunicazione aziendale.

In conclusione si dimostra come la tecnologia wireless mesh, opportunamente progettata e realizzata,

può essere impiegata con successo all'interno di ambiti industriali, aggiungendo valore ed

ottimizzando i processi aziendali.

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Wireless e Security nell'Industria di Processo e Manifatturiera: Scenari di

Attacco e Casi Reali

R. Chiesa

Clusit Comitato Direttivo e Tecnico Scientifico e Mediaservice.net

Sommario

Questo intervento vuole fornire una prima overview delle problematiche della sicurezza delle

informazioni legate all'utilizzo di reti wireless in ambienti di produzione industriale.

Verranno illustrate le principali problematiche e gli errori più "classici", analizzati alcuni case

study e riassunte le best practice più consone.

TITOLO

Prestazioni di reti di comunicazione ibride (wired/wireless) per

applicazioni industriali

Descrizione

Le prestazioni richieste alle reti di comunicazione industriali sono spesso molto severe

in termini di determinismo e real-time. Ciò è dovuto agli specifici ambiti applicativi

nei quali tali reti vengono utilizzate, come ad esempio l’automazione di fabbrica in

generale, i sistemi di controllo assi, i sistemi di controllo distribuiti, ecc.

Di conseguenza, vi è la necessità di valutare le prestazioni delle reti comunicazione

industriali in maniera molto esaustiva. Tale problematica è ancor più rilevante quando

vengono prese in considerazione le reti wireless, le quali, come è noto, sono

maggiormente soggette a disturbi e interferenze.

In questa presentazione si introducono degli specifici sistemi di comunicazione ibridi

(wired/wireless) per applicazioni industriali, nei quali il segmento wireless e' basato

su IEEE 802.11. Si tratta principalmente di reti utilizzate per realizzare estensioni

wireless di sistemi cablati già esistenti, che rappresentano un'applicazione molto

interessante dei sistemi wireless in automazione, basti pensare alla necessità di

collegare a una rete fissa alcuni nodi quali ad esempio dispositivi mobili, o comunque

difficili da raggiungere con il cablaggio tradizionale.

Dopo una breve introduzione sulle modalità di implementazione delle reti ibride,

verranno presentati alcuni interessanti casi di studio tratti dalla letteratura scientifica

internazionale e da esempi pratici di realizzazione. Saranno analizzate le prestazioni

delle reti prese in considerazione con particolare attenzione alle inevitabili differenze

tra i risultati derivanti da analisi teoriche e/o simulate e quelli ottenuti da misure

sperimentali.

Relatore:

Stefano Vitturi

Consiglio Nazionale delle Ricerche, CNR-IEIIT.

Via Gradenigo 6/B, 35131 Padova.

email: vitturi@dei.unipd.it

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Tecnologia Wireless nell’Industria di Processo: Soluzione di Problemi di

Monitoraggio e di Controllo

L. Ferrari

Emerson Process management srl

Via Montello, 71/73 – 20831 Seregno (MB)

Sommario

Nell’articolo si forniscono i concetti basilari delle archetture basate sulla tecnologia

WirelessHART sia per la strumentazione di campo che per le infrastrutture dell’impianto con

lo scopo di accedere a sempre maggiori informazioni e conoscenza per una maggiore

efficienza del processo e per la sicurezza nel senso più lato.

Si vuole anche sottolineare che questo tipo di tecnologia non esclude quella in essere basata

sul cablaggio fisico, ma aggiunge e completa la conoscenza e le informazioni dell’impianto in

modo molto semplice e del tutto non invasivo a costi assolutamente non comparabili alle

tecnologie tradizionali.

Il caso esposto fornisce un chiaro caso di un piccolo “revamp” di una parte di impianto critica

sia sotto il profilo del controllo delle temperature che della produttività e della sicurezza.

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Mobile Operations for Better Informed Decisions

D. Mols

Honeywell Process Solutions

Sommario

The overwhelming majority of the process industry currently is evaluating the possibilities

and the value that industrial wireless solutions offer, how wireless technology can help to

improve safety, reduce unplanned downtime, improve efficiency of operations and staff. Due

to the industry standard wireless technology is now mature enabling to efficiently access and

share data in real time in a way and at a cost that was never possible before.

By using mobile operations operators, engineers and plant staff are real time informed about

what's happening in the plant and are taking better informed decisions at an earlier hour or

even an earlier day. Honeywell provides industrial wireless solutions that helps plant staff to

operate their processes in the safest, most reliable and most efficient way, ultimately resulting

in higher operational profits. This presentation will provide a technology update and

examples of proven successes in the industry.

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Casi applicativi della tecnologia senza fili Wireless LAN, per la

realizzazione di impianti di automazione industriale

Ing. A. Candian

Industrial Communication Product Manager

Siemens S.p.A. Milano

angelo.candian@siemens.com

Sommario

La tecnologia Wireless LAN è ideale per realizzare l’infrastruttura della rete di scambio dati,

con impianti di automazione industriale che prevedano l’impiego di macchine mobili (Veicoli

a Rotaia, Carri ponte, AGV..). Utilizzando antenne omnidirezionali, direzionali o cavi a guida

d’onda, infatti è possibile progettare un sistema senza fili funzionale ed idoneo alle

dimensioni applicative di fabbrica, risolvendo finalmente tutte le problematiche di

comunicazione legate all’uso di contatti striscianti o catene porta cavi.

I dispositivi Wireless LAN industriali consentono l’utilizzo di questa tecnologia anche in

condizioni critiche d’installazione, con temperature d’esercizio molto basse. Inoltre con il

funzionamento “Point Coordination Function” (PCF) il collegamento senza fili diventa

impiegabile anche nelle applicazioni bus di campo, dove il requisito del determinismo nella

lettura di variabili I/O assume importanza fondamentale.

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Affidabilità delle Tecnologie di Trasmissione Wireless – Casi Applicativi

M. Caliari

Phoenix Contact Spa – Via Bellini, 39/41 - 20095 Cusano Milanino (Mi) –

mcaliari@phoenixcontact.com

Sommario

Le applicazioni in ambito industriale ed delle infrastrutture richiedono un’elevata affidabilità.

Nei diversi ambiti applicativi, dove la stesura dei cavi può essere però problematica, l’utilizzo

di tecnologie di trasmissione di tipo wireless risulta di enorme utilità e vantaggio ma, spesso,

vengono avanzati dubbi relativi all’affidabilità di tali tecnologie. Le tecnologie wireless sono

comunque utilizzate da diversi anni ed hanno dimostrato la loro affidabilità e robustezza,

tanto da consentire di trasferire anche segnali di sicurezza. Scopo dell’intervento è quello di

dimostrare come l’utilizzo delle tecnologie wireless consenta di ottenere diversi vantaggi

garantendo, allo stesso tempo, un’elevata affidabilità, tramite l’illustrazione di casi applicativi

reali:

• Utilizzo della tecnologia standard Bluetooth per la raccolta di segnali di I/O

nell’automazione di una macchina (caratterizzata dall’elevata presenza di metallo);

• Raccolta di segnali e monitoraggio tramite la tecnologia proprietaria Trusted Wireless

all’interno di un aeroporto;

• Utilizzo della tecnologia standard WLAN per la realizzazione di una rete di

infrastruttura Ethernet wireless all’interno di un porto e di un parco divertimenti.

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Reti di sensori e riconoscimento delle situazioni a supporto dell’Assisted

Living

D. Merico(1,2)

e R. Bisiani(1)

(1)Università degli Studi di Milano-Bicocca Laboratorio NOMADIS

(2)Contexta Network Solutions Srl

Sommario

Ci stiamo rapidamente avvicinando a un mondo permeato da tecnologie che sono state

chiamate in vario modo: ubiquitous computing, pervasive computing, context awareness,

ambienti intelligenti e, più recentemente, Internet delle cose, ma che tutte implicano la

presenza di una rete di sensori in senso lato (termometri, telecamere, microfoni, ecc.)

estremamente capillare e integralmente connessa.

Il forte incremento della pervasività di sensori e dispositivi contribuisce a migliorare la

capacità, di acquisire conoscenza concreta delle situazioni che si sono venute a creare, così da

fornire un valido supporto alle decisioni prese da parte degli esseri umani.

Il riconoscimento delle situazioni avviene a diversi livelli di dettaglio: a partire, per esempio,

da una persona anziana sola e in difficoltà, fino ad arrivare al terremoto che sta per mettere in

pericolo la vita di milioni di persone.

L’intervento si concentra sulla descrizione dell’utilizzo di reti di sensori e riconoscimento

delle situazioni per la realizzazione di un sistema di monitoraggio 24/7 del comportamento di

una persona nella propria casa. Il sistema è basato su sensori ambientali e sensori posti sulla

persona, collegati via radio con un concentratore “intelligente” in grado di analizzare e

memorizzare i dati. Il concentratore svolge anche la funzione di riconoscitore e rilevatore di

eventuali situazioni anomale oppure di emergenza.

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Soluzione Wireless Sicura e Robusta per la Lavorazione di Polveri Agricole

R. Motta(1)

, A. Fabre(2)

(1) Rockwell Automation

(2) ProSoft Technology

Sommario

AVEBE è un’azienda olandese specializzata nella lavorazione della fecola di patate.

Lavorare le polveri di prodotti agricoli vuole dire sottoporre a particolare criticità l’utilizzo di

collettori rotanti per la trasmissione dati di controllo fra dispositivi in movimento.

Recentemente un sistema, all’interno di uno dei silo di stoccaggio delle polveri, che

utilizzava un collettore rotante è stato sostituito con una nuova soluzione basata su

tecnologia Wireless Ethernet fornita da ProSoft un partner tecnologico di Rockwell

Automation che ha permesso di mettere in comunicazione in modo affidabile e sicuro (il

sistema è ATEX) su EtherNet/IP sia il controllore della serie CompactLogix e che gli I/O di

periferia Flex I/O, salvaguardando l’applicazione dai tempi di inattività per manutenzione

del collettore.

Il sistema di trasmissione su collettore ad anelli richiedeva operazioni di manutenzione

costanti e prolungate per evitare il degrado della connessione elettriche rotanti causato da

normale usura e detriti.

Gli anelli infatti in un collettore sono soggetti a movimento continuativo che senza una

manutenzione programmata può comportare un decadimento sensibile e rapido della

accuratezza della trasmissione fino a fermare la produzione.

Rockwell Automation, insieme al system integrator Stevens Engineering, ha offerto all'utente

finale una soluzione più “robusta”. La nuova architettura di automazione con CompactLogix

e Flex I/O basa il trasferimento dei dati su tecnologia Wireless Ethernet utilizzando apparati

radio ProSoft Technology.

Dal punto di vista dell’utilizzatore finale ci sono molteplici vantaggi in questo nuovo sistema.

In primo luogo, il costo di un sistema Wireless Ethernet è molto inferiore a quello richiesto

per sostituire gli anelli rotanti. In secondo luogo, i tempi brevi di implementazione necessari

per la configurazione e l'installazione degli apparati ProSoft ha drasticamente ridotto i tempi

di inattività del silo. E, terzo, il silo ora funziona senza problemi di comunicazione e nessuna

manutenzione è necessaria per mantenere operativo e al massimo delle prestazioni questo

nuovo sistema.