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INDUSTRIA 4.0, SMART MANUFACTURING E INTERNET OF THINGS: COMITATI, TECNICI E NORME CEI

15/05/2018
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Le attività normative sviluppate dal Comitato Tecnico CEI 65 e dai suoi SottoComitati.

Emanuele CIAPESSONI, Presidente CT 65 e SC 65A

È Presidente del CT 65 (Misura, controllo e automazione nei processi industriali) e del SC65A del CEI e ed è membro di numerosi Gruppi di lavoro IEC del TC 65, del SC 65A e SC 65C.

Ha iniziato la sua attività in CISE, dove ha partecipato a progetti sull’automazione della rete elettrica  in collaborazione con il Centro di Ricerca in automatica dell’ENEL, continuandola poi in ENEL, CESI, CESI Ricerca ed ERSE (ora RSE – Ricerca sul Sistema Energetico Spa), dove ricopre il ruolo di Leading Scientist ed è membro del Consiglio Scientifico.

Si è occupato di automazione, protezione e controllo del sistema elettrico, sviluppando metodi innovativi per la specifica e la progettazione di sistemi di monitoraggio, controllo e automazione della rete elettrica e metodi per l’analisi del rischio e il miglioramento della resilienza. Ha coordinato diversi progetti europei con l’obiettivo di sviluppare sistemi di automazione e di migliorare metodi e tecniche di progettazione di sistemi e di analisi del rischio e la resilienza del sistema elettrico, con il forte coinvolgimento di utenti finali, industrie di settore, centri di ricerca e università.

Qual è l’ambito di attività del Comitato Tecnico 65?

La progettazione, la realizzazione e l’esercizio dei sistemi di misura e controllo dei processi industriali richiede profonde conoscenze di tipo sistemistico in diversi settori dell’ingegneria; a parte la conoscenza del processo da controllare e del relativo impianto, è necessario disporre di consolidate esperienze sulla strumentazione di misura elettrica ed elettronica e sui sottosistemi di automazione locale con trasmissione dati.

La normativa tecnica di supporto sviluppata dal CT 65 e dai suoi SottoComitati riflette questo carattere trasversale ed è conseguentemente molto vasta ed articolata, riguardando sia i sistemi nel loro complesso sia i vari componenti che li costituiscono. Il notevole sviluppo tecnologico degli ultimi tempi e le sempre crescenti esigenze di affidabilità e sicurezza hanno portato recentemente ad affrontare nuove importanti tematiche con un forte connotato metodologico applicativo in ambito industriale. L’IEC TC 65, oltre a svolgere un’opera di coordinamento delle attività affidate ai vari SottoComitati, ha affidato ad alcuni Gruppi di lavoro il compito di operare su temi  di interesse generale. Tutti i temi evidenziati oltre nella figura 2 (vedere intervista di F. Russo) che mostra la struttura dell’IEC TC 65 sono di grande interesse. Commentiamone qui alcuni. Cominciamo dalla norma (del WG1) che propone una terminologia condivisa tesa a superare la Babele di termini, che rende spesso complicato utilizzare correttamente documenti prodotti in varie parti del mondo.

La serie di Norme IEC 62443, scritte sulla base delle molte esperienze esaminate in molti anni dal WG10 “System and network cyber security”, costituisce uno strumento indispensabile per costruire e gestire sistemi di automazione sufficientemente robusti per far fronte alle minacce crescenti per i sistemi distribuiti con interconnessioni potenzialmente attaccabili. L’automazione industriale sempre più fornisce soluzioni che consentono una gestione integrata delle fabbriche e degli impianti industriali in tutte le fasi del loro ciclo di vita. A tale riguardo, un importante contributo di chiarezza è dato dalla Norma IEC 62890 (WG19Life cycle management for systems and products”).

La Norma IEC 62708 Document kinds for electrical and instrumentation projects in the process industry (WG15) mira a ridurre i problemi (errori, tempo necessario a creare una documentazione complessiva coerente, ecc.) che nel caso delle industrie di processo sia le società d’ingegneria sia gli utilizzatori hanno a causa della diversificazione di nomi e contenuti dei documenti prodotti su scala mondiale.

Ciò è dovuto al fatto che le soluzioni sono richieste in un Paese, mentre spesso sono implementate mettendo assieme parti di sistema prodotti in varie parti del mondo e documentati secondo le consuetudini locali.

Quali sono oggi le attività di maggiore interesse del CT 65?

Negli ultimi anni, in concomitanza col diffondersi nel mondo di attività Industria 4.0, l’IEC TC 65 si è sempre più impegnato nella corrispondente attività normativa forte di un grande bagaglio di norme adatte o adattabili a tale scopo, come è evidenziato in giallo nella figura della struttura del TC. Tra queste Norme, la IEC 62832 “Digital Factory” (WG16) ha un rilievo particolare. Questa norma si rifà alle norme sviluppate dal SC 65E, che definiscono un metodo per descrivere le proprietà di un dato dispositivo elettrico/elettronico, e ne estende il metodo per definire un modello di riferimento per la rappresentazione elettronica di interi sistemi di produzione lungo il loro intero ciclo di vita.

L’AHG3 Smart manufacturing (SM) framework and architecture da metà 2016 lavora secondo quanto illustrato nella figura 1. In sostanza lo scopo principale del lavoro è identificare la terminologia adatta per SM, un quadro generale e relativa architettura per SM, le norme già disponibili in IEC CT 65 e quanto di queste norme va aggiornato opportunamente o integrato con ulteriori norme (standard landscape). Da luglio 2017 l’AHG3 partecipa assieme al corrispondente Gruppo di ISO 184 al JWG21 Smart manufacturing reference model che ha il compito di definire un sistema di riferimento che mostra sia gli oggetti che compongono i sistemi, sia i loro aspetti che mutano nel corso del ciclo di vita del sistema, sia le gerarchie tecniche e organizzative come elementi della rappresentazione virtuale dei sistemi.

Nel JWG21, l’AHG3 porta quanto sviluppato nel TC 65 per una armonizzazione con il contributo sviluppato in ISO. Quest’attività procede a marcie forzate per dare utili riferimenti normativi ai vari ambienti di ricerca che in vari Paesi nel mondo stanno impiegando molti esperti e denaro per sviluppare innovativi sistemi di automazione e controllo.

È evidente l’importanza per i Comitati nazionali di partecipare attivamente a questi lavori con esperti  in grado di contribuire allo sviluppo del quadro normativo necessario e al tempo stesso di costituire un prezioso riferimento per l’industria nazionale che vuole davvero partecipare alla fase più innovativa dell’Industria 4.0.

Figura 1 – Organizzazione del’AHG3 dell’IEC TC 65.

Passiamo ora al SottoComitato 65A: di cosa si occupa?

Le norme prodotte dal SC 65A coprono molti temi di carattere trasversale nell’ambito dell’automazione, cosa che lo ha reso un SottoComitato pilota per alcuni temi di carattere orizzontale particolarmente importanti e di carattere emergente.

Il SottoComitato italiano CEI è il mirror dell’omonimo SC65A “Industrial process measurement, control and automation System aspects” dell’IEC.

L’SC 65A prepara norme riguardanti gli aspetti generali dei sistemi usati per la misura, il controllo e l’automazione dei processi industriali: definizione delle condizioni di esercizio (compresa l’EMC), metodologie per la valutazione dei sistemi, sicurezza funzionale, ecc. All’interno del SottoComitato sono operanti Gruppi di Lavoro internazionali (suddivisi in sei Working Groups, quattro Maintenance Teams, e un Ad-Hoc Group) e nazionali per la sicurezza funzionale, la compatibilità elettromagnetica, gli alarm systems e per l’Industrial Process Measurement and Control che coinvolgono centinaia di esperti a livello internazionale.

Tra le attività normative più rilevanti corre l’obbligo di citare quelle relative alle norme sulla sicurezza funzionale e quelle sulla compatibilità elettromagnetica verso le quali sta crescendo l’interesse e la sensibilità industriale.

Quali sono oggi le attività di maggiore interesse del SC 65A?

Coprendo moltissimi aspetti di controllo e automazione nel loro complesso, le attività di normazione tecnica sviluppate dal SC 65A sono molto vaste ed articolate. Il notevole sviluppo tecnologico degli ultimi tempi e le crescenti esigenze di affidabilità e sicurezza hanno portato recentemente ad approfondire sempre più:

  • la definizione delle caratteristiche generali dei sistemi di misura e controllo dei processi industriali, sia di tipo continuo che discontinuo (batch);
  • la normalizzazione dei singoli elementi e sottosistemi, compresi quelli di interfaccia e di comunicazione, dal punto di vista funzionale e delle prestazioni, per la loro integrazione nei sistemi completi.

Particolarmente significative sono le norme riguardanti:

  • la sicurezza funzionale dei sistemi (serie IEC 61508 e serie IEC 61511);
  • la compatibilità elettromagnetica (IEC 61326);
  • la valutazione delle proprietà dei sistemi (serie IEC 61069 giunta alla seconda edizione);
  • la caratterizzazione dei sistemi di controllo batch (IEC 61512 in fase di revisione).

Comunque l’attività di maggior interesse rimane quella relativa alla sicurezza funzionale, oggetto di fre- quenti revisioni ed estensioni delle due norme di riferimento IEC 61508 e IEC 61511.

La più recente edizione della Norma IEC 61508, la 2.0 pubblicata nel 2010 suddivisa in sette parti, ha introdotto molte novità sul ciclo di vita in sicurezza che è stato rivisto e semplificato nelle fasi di realizzazione dei Safety related Systems. Inoltre la nuova edizione ha introdotto il concetto di integrità di sicurezza anche ai sottosistemi; il requisito di “security” (antintrusione informatica e non); l’obbligo del manuale  di sicurezza considerando i requisiti HW e SW; introducendo a livello normativo la competenza del personale coinvolto nei progetti della sicurezza funzionale e fornendo una seconda via per determinare la ridondanza in applicazioni con componenti “proven use” e “prior use”. Tutte queste modifiche hanno reso certamente più completa la norma e ne hanno esteso l’applicabilità, confermando il carattere di norma ombrello per tutte le norme di processo e di prodotto che considerano gli aspetti di sicurezza funzionale.

Quali sono state le ragioni che vi hanno spinto a promuovere lo sviluppo della normativa sulla sicurezza funzionale?

È evidente come lo sviluppo di sistemi di sicurezza richieda una notevole preparazione e l’applicazione  di metodi standard di analisi e progettazione. Per questo la serie IEC 61508, preparata dal SC 65A della IEC, è una norma “stand alone”, che non contiene solo gli aspetti applicativi relativi ai sistemi di misura e controllo dei processi industriali, ma anche tutti gli aspetti generali di descrizione delle metodologie, non disponibili in altre norme di riferimento.

La norma espone la gestione di un progetto o lo sviluppo di un prodotto in uno schema organico e generale, che parte dalla sua concezione e si conclude con la sua dismissione considerando gli aspetti di affidabilità e sicurezza in termini quantitativi. L’impatto della norma è stato considerevole: sono oggi disponibili sul mercato internazionale apparecchiature e sistemi di protezione di impianti di processo industriale certificati in conformità alla IEC 61508 e molte attività di ingegneria, per le fasi di sviluppo e verifica del progetto delle apparecchiature e degli impianti in cui esse saranno installate, sono organizzate secondo i criteri dettati dalla suddetta norma.

Dopo la pubblicazione IEC, la serie IEC 61508 è stata recepita dal CENELEC e successivamente adottata come Norme CEI EN. Nel 2010 è stata emessa la IEC 61508 (ed. 2) anch’essa recepita dal CENELEC e dal CEI.

Sebbene le novità introdotte dalla nuova norma di base sulla sicurezza funzionale non siano sostanziali per l’esperto, per il neofita che si avvicina alla sicurezza funzionale nell’industria di processo sono abbastanza rilevanti, perché dovendo seguire la norma specifica sull’industria di processo IEC 61511:2003 che fa spesso rife- rimenti trasversali con la IEC 61508, talvolta con corpo normativo articolato in ben 10 parti, si potrebbe anche smarrire.

Si può tuttavia affermare che la nuova edizione della IEC 61508:2010 sta avendo un l’impatto industriale importante, sia per la maggiore facilità di interpretazione e la maggiore generalità e completezza, sia perché in applicazioni che prevedono funzioni strumentate di sicurezza SIF, realizzate con componenti provati e/o utilizzati precedentemente, si può avere un credito di ridondanza rispetto a SIF realizzate con componenti con ratei di guasto non documentati.

Nell’ambito dello stesso settore dell’industria di processo, il SC 65A ha recen- temente completato la revisione della serie IEC 61511 che rivolta in particolare all’industria di processo.

Dato il carattere onnicomprensivo della normativa sulla sicurezza funzionale, il CEI ha messo in atto molte iniziative per cercare di illustrare e divulgarne le finalità e i contenuti, tra cui la preparazione di una linea guida, che si è recentemente deciso di rivedere per coprire le novità della nuova edizione.

La situazione sta comunque evolvendosi nel senso che in tutti i settori interessati alla sicurezza funzionale (energia nucleare, trasporti, macchi- nario, azionamenti, domotica, ecc.) sono state sviluppate norme di settore che affrontano gli aspetti applicativi specifici rimandando solo per gli aspetti metodologici alla serie IEC EN 61508.

Se l’importanza delle norme sviluppate nell’ambito del SC 65A è evidente, altrettanto evidente dovrebbe essere l’importanza della partecipazione dell’industria e degli stakeholder italiani ai lavori normativi CEI e IEC sviluppati dal SC 65A. Solo in questo modo gli utenti industriali possono influenzare lo sviluppo delle norme di settore garantendo che i loro requisiti siano considerati a livello internazionale, europeo e italiano.

Francesco RUSSO – Segretario CT 65

È Segretario del CT 65 del CEI e ricopre inoltre importanti cariche in qualità di Delegato italiano in IEC TC 65 e CENELEC TC 65X, Convenor di IEC SC 65C/JWG 10 per l’installazione dei fieldbus e membro di numerosi Gruppi di lavoro IEC.

Si è laureato in Ingegneria elettronica all’Università di Trieste.

Ha svolto la gran parte della sua attività professionale nella Ricerca dell’ENEL dirigendo vari progetti di avanguardia per l’applicazione di tecniche innovative al monitoraggio, ad esempio di dighe, rete elettrica ad alta tensione, generatori delle centrali. Ha pure diretto negli anni ‘90 vari progetti europei ESPRIT sull’automazione distribuita con lo scopo principale di stimolare una collaborazione stretta tra costruttori e utenti finali. Ha poi trasferito nel mondo della normativa internazionale il  punto di vista dell’utilizzatore finale come punto di riferimento per lo sviluppo delle norme.

In ENEL ha ricoperto a lungo il ruolo di coordinatore per la partecipazione allo sviluppo della normativa internazionale ed europea e per l’uso delle norme all’interno dell’azienda.

Può farci un quadro generale dei temi di cui si occupa il CT 65 del CEI?

Il CEI CT 65 si occupa delle norme per i sistemi di controllo dei processi industriali e di automazione industriale. Va qui ricordato che ormai da molto tempo le norme si sviluppano a livello internazionale, per poi essere recepite a livello europeo e a livello nazionale. L’attività normativa di ogni nazione si  svolge infatti a livello IEC per i temi elettrotecnici ed elettronici e a livello ISO per gli aspetti meccanici  e da sempre il CEI adotta una struttura organizzativa che ricalca quella dell’IEC TC 65 fino al livello dei SottoComitati.

La figura 2 mostra il quadro delle attività dell’IEC TC 65. Sono evidenziate in giallo le attività che hanno prodotto norme, e che continuano a sviluppare norme, che opportunamente riadattate contribuiscono a definire l’insieme di norme necessarie per lo Smart Manufacturing, Industria 4.0 e Internet delle cose. In particolare, questa attività per lo Smart Manufacturing/Industria 4.0 a partire dal 2017 è svolta a ritmo sostenuto in collaborazione tra IEC 65 e ISO TC 184, mentre quella per l’Internet delle cose è svolta in collaborazione con IEEE.

L’IEC TC 65 è attivo dagli anni ‘60 e con i suoi 57 Gruppi di lavoro e i 686 esperti di 48 Paesi ha prodotto ad oggi circa 400 norme con le quali fornisce un supporto indispensabile al complesso mondo dell’automazione industriale.

Figura 2 – La struttura del TC 65 IEC.

In questo quadro, come opera il CT 65?

In generale, a livello internazionale il CEI CT 65 segue le attività d’interesse italiano fin dalla fase di inchiesta sull’interesse di un nuovo lavoro, proposta da uno dei Comitati nazionali che aderiscono all’IEC TC 65 e circolata dall’ufficio centrale dell’IEC. Il lavoro svolto dal CEI CT 65, con proposte e con commenti alle bozze di lavoro, mira a garantirsi la correttezza, la completezza e l’intellegibilità di quanto va maturando e che alla fine sarà pubblicato come norma. La durata di questo processo ultimamen- te si è ridotta sui 3 anni.

In CENELEC si partecipa al TC 65X “Industrial-process measurement, control and automation” che ha il compito principale di verificare che le norme che s’importano dall’IEC siano coerenti con il dettato delle normative europee.

Nella stragrande maggioranza dei casi l’obiettivo è raggiunto con la partecipazione in IEC dei membri dei vari Comitati europei. Nei casi in cui non si riesce a raggiungere l’armonizzazione necessaria, il CENELEC TC 65X produce un documento chiamato “Common modifications”, che viene associato alla norma IEC per chiarire le modifiche che si applicano alla norma per le applicazioni in Europa.

Un esempio che ha richiesto un impegno importante negli anni recenti riguarda le norme per le comunicazioni wireless.

Il problema che si è posto a tale riguardo, e che ha comportato un’intensa attività nei contatti con la Commissione Europea, è stato il contrasto netto tra quanto dettato dalle norme europee per le comunicazioni wireless d’impiego generale e i dettami delle applicazioni industriali trattati nelle norme IEC che richiedono un’alta tempestività  di comunicazione (si pensi ad allarmi su malfunzionamenti che, se non trattati rapidamente, potrebbero comportare gravi conseguenze per i macchinari e per le persone addette).

Con l’assidua partecipazione ai lavori di IEC e CENELEC, i nostri esperti si garantiscono una visione chiara e anticipata di quanto sarà fissato con la norma, permettendo alle relative aziende di attrezzarsi per tempo e correttamente.

Va però detto che non sempre si riesce a garantire una partecipazione adeguata. Ciò dipende molto, anche quando c’è un buon grado d’interesse nazionale, dal supporto in termini di disponibilità di esperti che può essere fornito dalle aziende italiane e dalla disponibilità di fondi per l’intensa attività di lavoro e riunioni via teleconferenza e di persona.

Roberto REDAELLI – Presidente del CEI SC 65B

Perito Elettrotecnico 60enne, si è diplomato presso l’Istituto Tecnico E. Fermi di Desio (Mb).

Dopo varie esperienze iniziali in Aziende elettroniche minori è approdato alla GE Sensing (Druck) dove per vent’anni si è occupato dello sviluppo della filiale italiana, prima nell’area commerciale e poi come Product Manager della divisione trasduttori e calibratori di pressione.

Nel 2005 ha accolto l’invito di Gefran Spa e da allora si occupa in Azienda, come Product Manager, di tutta la linea di trasduttori di pressione industriale e pressione di melt, agendo come riferimento per tutta l’organizzazione aziendale, sia per l’Italia che per tutte le filiali estere.

Ci può illustrare l’attività del SC 65B?

Il SottoComitato italiano CEI SC 65B, che è lo specchio dell’analogo SottoComitato internazionale IEC SC 65B “Measurement and control devices”, si occupa della standardizzazione  degli aspetti specifici dei dispositivi (hardware  e software) di misura e controllo dei processi industriali, quali trasduttori di  misura,  attuatori, apparecchiature di analisi e controllori logici programmabili. Questa standardizzazione copre aspetti quali la definizione delle funzionalità, l’intercambiabilità e la valutazione delle prestazioni.

Ci sono vari lavori che il SC 65B sta portando avanti, tra cui i lavori di  manutenzione di  va-rie norme come ad esempio la IEC 60546 relativa ai controllori con segnali analogici e la IEC 61003 per l’ispezione e test di routine per controllori industriali di processo. Altre norme, come la IEC 60770 e la IEC 61298 sono in revisione o in fase di eliminazione perché superate dalla nuova IEC 62828.

Tra le norme più rilevanti elaborate dal SC 65B va ricordata la IEC 61499 “Function blocks”, molto usata per la modellizzazione dei sistemi  di automazione distribuiti. La serie di Norme IEC 61131 è da molto tempo il riferimento mondiale per i controllori programmabili; molto interessante la recente iniziativa di introdurre un metodo per la portabilità d’interi programmi da un sistema di sviluppo ad un altro. Da tempo il SC 65B lavora alla serie IEC 60746 per stabilire norme per l’esame delle prestazioni di analizzatori elettrochimici.

Si lavora anche a una nuova IEC 60873 relativa ai “Registratori” (Recorders).

Quali sono oggi le attività di maggiore interesse?

L’attività di maggior interesse al momento riguarda la nuova normativa IEC 62828 “Reference conditions and procedures for testing industrial and process measurement transmitters (PMT)” sviluppata sotto l’egida italiana dal Gruppo di lavoro SC 65B/WG6.

Questa norma riguarda le condizioni di riferimento e le procedure di verifica delle caratteristiche dei trasmettitori industriali e di processo. Il documento ha una prima parte di carattere generale comune per tutti i tipi di trasmettitori.

Le successive parti sono dedicate ognuna a una variabile di processo. La seconda parte è relativa ai trasmettitori di pressione, la terza ai trasmettitori di temperatura, la quarta ai trasmettitori di livello e la quinta ai trasmettitori di portata.

Grazie ad un vasto lavoro preparatorio fatto da un gruppo di esperti italiani, il CEI ha potuto lanciare in ambito internazionale la proposta di un riassetto della materia già trattata in molte norme del passato ormai in parte superate e incomplete. Il lavoro, approvato dai Comitati nazionali di IEC SC 65B, è partito in modo spedito con il contributo anche da parte di esperti nominati da vari Paesi, tra cui Germania, Giappone, Stati Uniti, Francia, Cina e Svizzera.

Le prime due parti (IEC 62828-1, parte generale e IEC 62828-2 sui trasmettitori di pressione) sono state pubblicate nel dicembre 2017, mentre la parte 3, relativa ai trasmettitori di temperatura, è stata approvata e sarà pubblicata nel 2018.

L’attenzione è ora posta sulle rimanenti due parti (trasmettitori di livello e trasmettitori di portata), che richiedono uno sforzo particolare, visto la complessità degli argomenti trattati.

Un risultato di prestigio, che mostra ancora una volta il contributo di grande rilievo che il Comitato italiano è in grado di dare alla normativa internazionale, quando si creano le condizioni per fare un lavoro di squadra col supporto delle aziende italiane.

Quali sono state le ragioni che vi hanno spinto a promuovere lo sviluppo di questa normativa?

La misurazione di variabili fisiche come pressione, temperatura, livello e portata sta diventando sempre più importante nell’automazione industriale e di processo. Il passaggio all’Industria 4.0, o ambiente di produzione intelligente (Smart manufacturing), comporta una crescente digitalizzazione dei sistemi e l’introduzione dell’Internet delle cose (IoT) negli ambienti industriali, rendendo il contributo per i PMT particolarmente importante.

È più che mai necessario definire con precisione cosa debbano fare i PMT, quali siano le condizioni in cui devono funzionare e quale sia la procedura migliore per sottoporre questi prodotti a prove esaustive.

Per aiutare i produttori e gli utilizzatori, si è deciso di rivedere, completare e riorganizzare le norme IEC pertinenti e di creare una serie più adatta, efficace e completa che fornisse sistematicamente tutte le specifiche e i test necessari per i diversi trasmettitori di misura indu- striali e di processo.

La nuova serie IEC 62828 è la risposta a queste esigenze e mira a essere utile e vantaggiosa per tutti gli attori del nuovo mercato. Tra l’altro que- sta serie propone un “linguaggio comune” da usarsi da parte del produttore e dell’utilizzatore, consentendo così di evitare errori di interpretazione e di scelta.

Quali gli obiettivi raggiunti con questo lavoro?

La serie di Norme IEC 62828 aggiunge valore per gli stakeholder, coprendo questi aspetti:

  • norme di riferimento applicabili;
  • termini e definizioni specifici;
  • configurazioni e architetture tipiche per i vari tipi di trasmettitori di misura industriali e di processo;
  • aspetti hardware e software;
  • interfacce (al processo, all’operatore e agli altri dispositivi di misurazione e controllo);
  • prescrizioni fisiche, meccaniche ed elettri- che e relative prove; definizione chiara delle categorie di prova: prove del tipo, prove di accettazione e prove di routine;
  • prestazioni (specifiche, prove e verifiche);
  • protezione ambientale, applicazione in aree pericolose, sicurezza funzionale, ecc;
  • struttura della documentazione

In particolare il capitolo 3 della Norma IEC 62828-1, relativo a termini, definizioni e abbreviazioni, permette di definire le proprietà del PMT, con raccomandazioni su cosa deve contenere una scheda tecnica. Ciò ha lo scopo di facilitare la comprensione delle specifiche dei prodotti da parte degli utilizzatori.

Nel capitolo 7 si introduce il concetto di errore totale probabile (TPE), fornendo un orientamento su come valutare l’accuratezza complessiva di un PMT. In questo modo è più facile,  soprattutto per gli utenti finali, confrontare i PMT di produttori diversi in modo da fare la scelta più opportuna in risposta alle proprie specifiche esigenze.

Giorgio SANTANDREA – Presidente del CEI SC 65C

È Presidente del CEI 65C “Reti di comunicazione industriale” dall’inizio del 2017. Nato a Legano (MI) nel 1973, dirigente, è laureato presso il Politecnico di Milano in Ingegneria Informatica con specializzazione in Automatica e Sistemi di Automazione Industriale.

Dopo alcuni anni di lavoro in aziende di medio-piccole dimensioni, sempre in ambito automazione industriale, entra in Siemens come responsabile della famiglia di prodotti di comunicazione industriale. Assume via via ruoli di sempre maggiore importanza sia in ambito nazionale che internazionale e sempre legati al mondo dell’automazione (PLC, HMI, Fieldbus). Attualmente opera nell’organizzazione commerciale di Siemens come direttore vendite Italia per il mercato Food&Beverage.

Fin dall’inizio della sua esperienza in Siemens inizia inoltre a collaborare alle attività del Consorzio Profibus e Profinet Italia fino a diventarne Presidente nel febbraio 2015.

Può farci un quadro generale dei temi di cui si occupa il CEI SC 65C?

Com’è chiaramente descritto dal nome, il SottoComitato 65C si occupa, all’interno del Comitato Tecnico CT 65, di lavorare alle attività normative relative alle reti di comunicazione industriale (In- dustrial Networks).

In quest’ambito, il SC 65C svolge innanzitutto le attività di manutenzione delle normative, messe a punto agli inizi degli anni 2000, relative ai fieldbus classici necessarie per assicurare la corrispondenza con le evoluzioni tecnologiche.

Questo lavoro è svolto dal MT9 per la serie di Norme IEC 61158 e dal JWG10 per la Norma IEC 61918 di validità generale per un’accurata e efficace installazione negli ambienti tipicamente ostili quali quelli degli impianti industriali e gli adattamenti ai singoli fieldbus descritti nella serie di Norme IEC 61784-5.

Inoltre il SC 65C è molto attivo su alcune tematiche che sempre maggiormente stanno assumendo una notevole importanza in ambito industriale, come ad esempio i temi caldi della comunicazione wireless (WG16 e WG17).

Poiché in una fabbrica automatica o in un impianto industriale l’estendersi dell’uso della comunicazione wireless a frequenza 2,4 GHz porta alla presenza di ben più di un unico sistema di comunicazione, è stata di vitale importanza la definizione di norme che regolano la coesistenza dei vari sistemi, in modo da evitare l’insorgere di mutui disturbi (serie di Norme IEC 62657, Parte 2 e Parte 3).

Inoltre in Europa è stata necessaria un’intensa attività di chiarificazione delle specifiche esi- genze del mondo industriale, con particolare riferimento alla tempestività delle comunicazioni (con ritardi spesso dell’ordine del millisecondo, ma anche dei microsecondi), che non permettono di rispettare i dettami delle norme vigenti in Europa per le comunicazioni a 2,4 GHz (Norma EN ETSI 300328 che fissa il meccanismo LBT, ascolta prima di parlare, cioè trasmetti quando l’eventuale trasmissione in corso da parte di altri è terminata).

Questa problematica è chiaramente descritta nella Norma IEC 62657 parte 1, nella quale, tra l’altro, si chiarisce la necessità di poter disporre da parte dell’ITU (organismo internazionale che presiede all’assegnazione delle frequenze) anche di uno spettro di frequenza dedicato per l’automazione industriale.

Molto più orientati all’ambito dell’industria di processo sono invece i Gruppi di lavoro WG12 e WG15 che si occupano rispettivamente della sicurezza funzionale sui fieldbus (norme della serie IEC 61784-3 Ed. 3.0) e delle reti ad elevata disponibilità per l’automazione (norme della serie IEC 62439).

Cosa c’è di nuovo nelle attività del SC 65C?

In aggiunta a questi Gruppi di lavoro, si è recentemente costituito il Project Team PT61784-6 che sta lavorando alla definizione di un profilo di Time Sensitive Networking in ambito industriale per le Norme IEEE 802.1 e IEEE 802.3.

Il motivo della costituzione di questo team di progetto nasce dall’intensificarsi nell’ultimo anno delle discussioni legate alle comunicazioni cablate basate su Real Time Ethernet.

Questo ha portato ad aggiungere  alle attività di manutenzione della famiglia di Norme IEC 61158 e IEC 61784 sui bus di campo tradizionale e Real Time Ethernet un’attività specifica svolta in collaborazione con la IEEE per la definizione di un “profilo industriale” di Ethernet TSN.

Infatti, l’attività di revisione dello standard Ethernet per permettere l’introduzione  del  concetto di Quality of Service legato soprattutto a vincoli temporali può essere sfruttata vantaggiosamente anche dalle applicazioni industriali.

Alla fine del 2017 il lavoro IEC che definisce le parti di Ethernet TSN d’interesse industriale ha ricevuto il numero di Norma IEC 60802. Grazie   a Ethernet TSN potranno essere potenziate le interazioni sincronizzate tra le macchine anche ad alto livello e l’interazione delle macchine con le infrastrutture IT classiche.

La disponibilità di hardware TSN da parte di costruttori tradizionali di chipset di rete potrebbe ridurre il costo anche delle implementazioni industriali.

Per quanto riguarda le comunicazioni wireless, come già detto il tema è sempre caldo.

In aggiunta va ricordato che si sta attualmente lavorando ad una Parte 4 della Norma IEC 62657.

Lo scopo di questo nuovo documento è definire le caratteristiche e le metodologie che permetteranno una gestione automatica (e centralizzata) della coesistenza di reti eterogenee. Tale compito sarà gestito da un Central Coordination Point (CCP).

Oltre a identificarne le componenti, questa parte della norma mira a definire i parametri che consento di valutare le caratteristiche delle soluzioni di comunicazione, con particolare attenzione a quella che è la tecnica di accesso al mezzo, che maggiormente impatta sulle prestazioni.

A questi si aggiungono i parametri per la gestione della coesistenza (ovvero le “leve” che il CCP può muovere per garantirla), che devono essere recepiti ed attuati dalle diverse applicazioni co-locate.

Marco RIZZI – Presidente CEI SC 65E

Perito Elettrotecnico, è nato a Milano nel 1957. È Presidente del SC 65E del CEI e ha ricoperto altre cariche in organi internazionali ed europei quali ad esempio il Fieldbus Foundation EMEA Steering Committee e EMEA FDT Steering Committee.

È stato membro del Consiglio Direttivo di ANIPLA e partecipa ai Gruppi di lavoro ANIE relativi a PLC ed I/O.

Ha svolto la sua attività professionale nel mondo del controllo di processo e dell’automazione industriale, ricoprendo vari ruoli dal system engineer al project manager per passare poi a ruoli di vendita e marketing ricoprendo tra l’altro anche il ruolo di EMEA DCS marketing manager.

Attualmente opera in Rockwell Automation nel ruolo di Solution Architect Italian region.

Di cosa si occupa il SC 65E?

Il CEI SC 65E si occupa delle norme per l’integrazione tra i vari sistemi che gestiscono il processo produttivo dalla strumentazione e sensoristica di campo ai sistemi di automazione e controllo.

Si passa poi attraverso i sistemi di gestione e schedulazione della produzione per completare il ciclo con i sistemi gestionali o ERP.

A partire dai primi anni 2000 il TC IEC 65 ha prestato una grande attenzione all’affermarsi della tecnologia per l’automazione distribuita. L’IEC SC 65E ha via via sviluppato le norme per l’integrazione dei sistemi distribuiti con il piano di lavoro coordinato dei suoi Gruppi di lavoro, come mostrato nella Figura 3.

Quali sono oggi le attività di maggior interesse del SC 65E?

Innanzitutto c’è un certo lavoro di aggiornamento delle molte norme già pubblicate, dettato dall’impatto delle evoluzioni tecnologiche, ma i principi di base rimangono confermati.

Particolarmente importante è l’attività del WG2 “Product properties and classifications”, che collabora con IEC SC 3D: “Product properties and classes and their identification” che è titolare dell’attività di mantenimento on-line del Common Data Dictionary (CDD – https://cdd.iec.ch/), aperto a tutti.

Va ricordato che il CDD è un deposito comune  di concetti validi per tutti i campi applicativi elettrotecnici/elettronici che è basato sulla metodologia e sul modello definiti nella serie di Norme IEC 61360.

Il CDD tra l’altro, fornisce:

  • l’identificazione non ambigua delle classi e delle proprietà dei prodotti e delle loro relazioni;
  • la terminologia e le definizioni universalmente condivise basate su norme internazionali di ampio uso;
  • la rappresentazione tecnica di concetti, comprese le unità di misura, i tipi di dati e la loro identificazione.

Ad esempio, compilata secondo quest’approccio, la documentazione tecnica dei prodotti risulta universalmente interpretabile in modo chiaro e le proprietà di prodotti diversi possono essere facilmente confrontabili e utilizzate correttamente nella composizione dei sistemi.

Molte altre norme sono di supporto all’attività d’integrazione dei sistemi:

  • IEC 61804-2 “Function blocks per i processi industriali”, edizione aggiornata del 2018, include i seguenti elementi: un modello generale dei dispositivi; la specificazione concettuale di blocchi funzionali per la misura, l’attuazione e il controllo di processi industriali e la tecnologia “electronic device description (EDD)” che permette di descrivere i dettagli di prodotti
  • IEC 62453 “Field device tools (FDT)”, norma di una tecnologia che consente di collegare un sistema a una molteplicità di dispositivi (ad esempio di misura) forniti da produttori diversi;
  • IEC 62769-1 “Field device integration (FDI)” che usa EDD per l’integrazione di prodotti basati su HART, PROFIBUS, and FOUNDATION Fieldbus. I dispositivi specificati con FDI possono essere trat- tati con l’approccio FDT;
  • IEC 62541 “OPC UA (Unified Architecture)”, potente norma per lo scambio dati con apparecchiature e sistemi di acquisizione dati e controllo svincolata dall’uso di una specifica piattaforma. Grazie alla collaborazione di diversi consorzi OPC UA sta passando da essere uno strumento per lo scambio dati a essere uno strumento per lo scambio di modelli informativi. Infatti OPC UA sta implementando una serie di companion specification per implementare lo scambio di modelli dati, quali, ad esempio, quelli previsti da RAMI 4.0.

Tra le attività di spicco va ricordato anche quella di un Gruppo ad hoc (AHG1 “Smart manufacturing information models”) al quale abbiamo contribuito attivamente. Questo Gruppo, accanto al lavoro per la modellizzazione, ha identificato l’insieme di norme già disponibili e le ulteriori norme o modifiche di nor- me che vanno fatte a sostegno di una copertura completa dell’automazione industriale. Il lavoro fatto è ora utilizzato dal TC IEC 65 nella collaborazione con ISO 184 per le norme per Smart Manufacturing.

In questo quadro come opera il CEI SC 65E?

Come gli altri SottoComitati, l’SC CEI 65E opera con proposte tecniche e con commenti alle bozze di lavoro circolate da IEC 65E. Per alcuni temi, quali la collaborazione con SC3D e Smart manufacturing, l’SC 65E opera in collaborazione con gli altri SottoComitati.

Figura 3 – I Gruppi di lavoro IEC SC 65E.
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