Networks Convergence “Potential & Problems” – La Convergenza delle Reti “Potenzialità e Criticità”

Per comprendere le potenzialità e le criticità della convergenza delle reti, passando dalle telecomunicazioni (TLC) alle tecnologie dell’informazione e delle comunicazione (ICT) all’Internet delle cose (IOT): abbiamo intervistato i referenti di alcune tra le più importanti imprese nel settore dell’automazione industriale. Vediamo cosa hanno detto

Con Cristian Randieri, presidente e CEO di Intellisystem Technologies; Sophie Borgne, marketing director Industry BU di Schneider Electric; Alberto Griffini, manager Advanced PLC&Scada di Mitsubishi Electric; Roberto Motta, solution architect team leader Connected Enterprise di Rockwell Automation; Cristian Sartori, industrial communication product manager di Siemens Italia; Marika Silla, marketing specialist di Advantech; Francesco Tieghi, responsabile digital marketing di ServiTecno; Alexander Bufalino, chief marketing officer di Telit; Michele Frassini, responsabile sales and marketing M2M e IoT di Vodafone Italia.

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Oggi la convergenza delle reti si sta facendo via via sempre più spinta: reti dati che trasportano anche l’alimentazione e consentono di ridurre i cablaggi, reti industriali accessibili via web e che dal web traggono informazioni per il funzionamento dei dispositivi, reti nate per il mondo ‘office’ o aziendale che si ‘trasformano’ per ‘scendere’ in campo e, doverosamente ‘modificate’ e irrobustite, vengono utilizzare anche dall’industria. Con l’avvento di concetti quali Industry 4.0 e lo svilupparsi dell’idea della ‘fabbrica interconnessa’, poi, era inevitabile che il fenomeno della convergenza si acuisse ancora di più. Con tutte le problematiche e criticità che esso comporta, da quelle legate alla sicurezza dei dati e alla privacy, alla necessità di dotarsi di soluzioni in grado di resistere alle difficili condizioni ambientali del mondo manifatturiero. Centrali poi si stanno rivelando i problemi legati alla standardizzazione dei protocolli e all’interoperabilità delle soluzioni impiegate, perché, per poter scambiare informazioni e costruire applicazioni ‘intelligenti’ sulla base dei dati raccolti, occorre che i diversi dispositivi in gioco ‘parlino’ la stessa lingua e possano quindi ‘comprendersi’. Cosa a oggi non scontata e alla quale gli organismi regolatori dovranno dare al più presto una risposta… Abbiamo cercato di capire con i maggiori vendor del settore dove ci porterà questo trend. Già ora vediamo affacciarsi sul mercato industriale nuovi player e soggetti il cui business era prima focalizzato su ambiti affini ma separati. Gli operatori Telecom, per esempio, cominciano a vedere nel mondo industriale un interessante ambito di sviluppo per le applicazioni che si basano sulle reti. Dall’m2m all’Internet of Things le reti di telecomunicazione potranno giocare un ruolo importante e le Telco intendono sfruttare a pieno questo business proponendo anche soluzioni proprie. È un mercato ancora tutto da costruire, dove mandano applicazioni e dove c’è spazio un po’ per tutti i soggetti per crescere. Vediamo dunque quali sono le impressioni raccolte da Fieldbus&Networks e quali le esperienze maturate in questo ambito.

Di seguito riportiamo l’estratto dell’articolo riguardante le risposte date da parte del nostro Presidente e CEO Cristian Randieri

1) Quali sono i requisiti e le priorità su cui si basa la vostra strategia di convergenza delle reti dal livello aziendale al livello di singolo impianto di produzione?

Storicamente il fenomeno della convergenza delle reti è nato come processo di integrazione all’interno di ciascuno dei seguenti settori: le tecnologie (informatica e telecomunicazioni), con i relativi standard tecnici e i mercati, con tendenza alla confluenza di aree in antecedenza rigorosamente distinte. Progressivamente, il processo di convergenza si è esteso a un’integrazione tra diversi settori, con una spiccata tendenza a creare un interlacciamento sempre più profondo tra di essi. Il driver della convergenza delle reti, sino a qualche tempo fa, è stato legato alla confluenza tra informatica e TLC (ICT), processo che per molti anni è stato caratterizzato da aspetti di forte confluenza tecnologica, rimanendo praticamente sterile dal punto di vista di un’unificazione e potenziamento dei mercati. Dall’inizio degli anni ‘90 la tecnologia ICT ha iniziato a trasformarsi in un nuovo unico segmento di mercato e, da allora, l’unione delle due tecnologie si è rivelata indispensabile per fornire reti e applicazioni di tipo innovativo. Il ruolo di Internet è stato certamente fondamentale nel portare a compimento questo processo, dando un forte impulso alle tecniche di trasporto dell’informazione mediante un servizio con una qualità definita e controllata. Oggi si sta assistendo a una naturale evoluzione dell’ITC verso l’integrazione con sistemi elettronici, da cui scaturisce la filiera dell’Internet delle Cose. Mai come in passato si è assistiti a una totale convergenza delle tecnologie basate sull’informatica, l’elettronica e le telecomunicazioni. Nuove dinamiche della domanda e della tecnologia pongono le imprese dell’intera filiera dinanzi a scelte strategiche complesse e per nulla scontate, da cui dipenderanno in larga misura la diffusione delle medesime. Nel caso nostro, poiché la nostra realtà aziendale si basa sulla ricerca e sviluppo di nuove soluzioni nel campo ingegneristico industriale, tale evoluzione rappresenta un vantaggio, poiché oggi non si può parlare di ricerca e sviluppo se non si ha la completa padronanza delle tre tecnologie basate sull’informatica, elettronica e telecomunicazione”.

2) In che modo si può garantire un livello di standardizzazione per componenti, protocolli di comunicazione e mezzi trasmissivi tale da garantire l’interoperabilità dei sistemi forniti da diverse aziende?

Il mondo ICT si trova oggi nel mezzo di una fase di discontinuità tecnologica e di mercato. La discontinuità tecnologica può essere sinteticamente spiegata ricordando che la diffusione dei sistemi elettronici gestibili tramite Internet ha schiuso negli ultimissimi tempi nuovi scenari di convergenza che da circa un decennio hanno animato dibattiti in tutto il mondo in termini di standardizzazione. La discontinuità di mercato, diretta conseguenza della prima, è data dalla circostanza che il nuovo scenario di concorrenza e/o cooperazione fra differenti piattaforme e standard fa emergere nuovi possibili bisogni dei consumatori, dunque nuove opportunità e rischi per le imprese della filiera. Più in dettaglio, occorrerà aumentare il livello di standardizzazione dei componenti, dei protocolli di comunicazione e dei mezzi trasmissivi con l’obiettivo di ottenere l’interoperabilità di sistemi forniti da diverse aziende. Affinché il mercato dell’IoT possa decollare è fondamentale condividere le informazioni, accordarsi sugli standard tecnologici, fare ‘mash-up’ applicativo. Soprattutto, è necessario che cambi il modello di business: le aziende dovranno accettare che prima di competere, e per poterlo fare al meglio, è fondamentale cooperare. Più facile a dirsi che a farsi. La soluzione migliore sarebbe quella di definire uno o più standard internazionali, che, poggiandosi su protocolli standard, possano scongiurare una frammentazione del mercato.

3) Come interagisce la convergenza delle reti con le altre soluzioni tecnologiche come i big data, il cloud e le app digitali?

La convergenza delle reti con le altre soluzioni tecnologiche come i big data, il cloud e le app digitali aprono nuovi. È ciò che promette l’IoT non senza preoccupazioni da parte dei CIO e degli IT manager i quali, consapevoli delle opportunità e del valore di business generabili dai dati prodotti e scambiati dalle miriadi di oggetti interconnessi, riconoscono anche l’inadeguatezza degli strumenti tecnologici tradizionali e la necessità di un intervento massivo sul piano infrastrutturale e architetturale. Una trasformazione che implica poi nuove focalizzazioni di carattere organizzativo e sulle competenze. Personalmente, sono concorde con l’idea di molti osservatori che definiscono tale convergenza come la quarta rivoluzione industriale, caratterizzata dall’integrazione dei processi fisici con i nuovi processi digitali, dall’utilizzo delle informazioni e dei dati e dall’ottimizzazione dei processi operativi, sia in termini di tempo e di qualità che di costi, sicurezza e variabilità. Questa ‘convergenza’ coinvolgerà trasversalmente i diversi processi manifatturieri, dalla produzione al supporto. In questo contesto, nel prossimo futuro, solo le imprese capaci di creare valore aggiunto nei diversi stadi della produzione, assicurando una comunicazione in tempo reale tra i diversi attori della catena, saranno in grado di guadagnare competitività e quote di mercato.

4) Con l’aumento dei dati disponibili si pongono due problemi: come gestirne la sicurezza e l’accesso e come ottenere informazioni decisionali utilizzabili in pratica: quali soluzioni proponete?

L’aumento dei dati prodotti e disponibili rende la gestione della sicurezza molto più complessa, con un numero più elevato di interdipendenze e maggiori responsabilità. Poiché i processi industriali seguono sempre di più la strada della convergenza delle reti, per i team della sicurezza la raccolta e la gestione di un maggior numero di dati si rivelano un’opportunità, ma anche una sfida. Saranno pertanto richiesti sempre più investimenti in strumenti di gestione dei registri, delle vulnerabilità, delle identità delle configurazioni. A mio avviso, la soluzione è quella di adottare una strategia con approccio big data per l’analisi predittiva dei dati e la gestione della sicurezza. La gestione della sicurezza ottimale per i big data dovrebbe richiede un sistema in grado di: estrarre e presentare i dati chiave per l’analisi nel modo più rapido ed efficiente, eliminando le noiose attività manuali nelle operazioni di risposta o di valutazione di routine; eliminare il ‘rumore’, per fornire agli analisti le indicazioni per concentrarsi sui problemi con impatto elevato; fornire informazioni di supporto in modo da evidenziare i probabili problemi principali e la loro causa. Il termine ‘big data’ non dovrebbe indicare solamente grandi quantità di dati. Essi richiederanno un’analisi di gran lunga più intelligente, per individuare le minacce alla sicurezza fin dall’inizio, con l’infrastruttura per raccogliere ed elaborare i dati su scala.

5) Come cambia la gestione di manutenzione, diagnostica e ricerca guasti?

L’utilizzo crescente di dati (loro raccolta e analisi) permetteranno di sviluppare sistemi predittivi che migliorano le azioni e le decisioni sia delle macchine sia degli operatori. L’analisi dei dati inerenti la gestione della manutenzione, diagnostica e ricerca guasti richiede modelli e tecnologie potenti, in grado di fornire indicazioni utili al fine di minimizzare l’incertezza delle decisioni. In questo contesto, l’utilizzo di big data con i relativi strumenti di analisi (analytics) rappresentano una delle aree di sviluppo più promettenti. La capacità di gestire rapidamente ingenti volumi di dati, spesso di varia natura, permette infatti di identificare ‘pattern’ che possono rivelarsi di fondamentale importanza per la risoluzione dei problemi in tempi brevi. Parallelamente al crescente utilizzo dei dati, sempre più industrie adotteranno soluzioni tecnologiche per ridisegnare i processi manifatturieri e le funzioni di supporto alle attività operative. Faranno parte di questa categorie tutti gli ‘smart device’, i sistemi di ‘artificial intelligence’ e più in generale tutti i processi di automazione.

6) Il personale in azienda possiede già il giusto livello di competenze per interagire con i nuovi sistemi?

La convergenza di cloud, mobile, big data e social da una parte, e di sensori dall’altra, sta generando enormi nuove opportunità per le aziende di offrire ai propri clienti e dipendenti servizi e modalità di interazione fino a ieri impensabili. Persone, cose, macchine e processi stanno diventando sempre più interconnessi in rete, creando un canale permanente tra mondo reale e dimensione virtuale, e rivoluzionando il modo di interagire di tutti non contesto lavorativo e aziendale, ma anche nella sfera privata. Questa rivoluzione implica una profonda trasformazione dei processi produttivi, che non possono prescindere da una formazione continua del personale aziendale, che nella maggior parte dei casi non possiede ancora il giusto livello di competenze per interagire con la progressiva convergenza fra il sistema industriale, le tecnologie ICT e le infrastrutture di comunicazione. In effetti, si dovrebbe parlare di ‘ecosistema IoE’ (Internet of Everything), in grado di incorporare, oltre a cose, dati e processi, anche le persone. Secondo un recente sondaggio condotto da Cisco Consulting Services, le aziende che saranno in grado di ricavare nuovo valore aggiunto saranno quelle che sapranno focalizzarsi sul miglioramento delle competenze relative alla gestione dei dati (integrazione, automazione e analisi) e sull’agilità complessiva dei processi, e non da quelle organizzazioni che, semplicemente, connetteranno la maggioranza dei dispositivi alla rete. Inoltre, per arrivare a risultati di successo sarà imperativo non solo formare nuove competenze all’interno del personale, ma creare anche un’efficace lavoro di squadra fra reparti IT e OT, abbinando il tutto a un esteso ecosistema di partner.

7) Quali sono le applicazioni che potrebbero ottenere più vantaggi dalla convergenza delle reti?

I recenti sviluppi tecnologici in ambito digitale, supportati dalla diffusione di dispositivi e dalle infrastrutture di connettività, hanno di fatto favorito l’atomizzazione della catene del valore e lo sviluppo di interfacce di accesso digitale. Queste ultime, a mio avviso, consentono di collegare direttamente il cliente finale alle strutture di pianificazione produttiva, proiettando l’ordine di prodotti e servizi verso le varie funzioni dell’impresa. Le tecnologie che si stanno affermando, anche grazie alla diffusione di mobile app, garantiranno maggiore personalizzazione e risparmi in termini di tempi e costi. Ritengo comunque che sia ancora presto per poter dire con certezza quali applicazioni si affermeranno sul mercato e quali soluzioni tecniche e funzionali diverranno uno standard. La sfida per le aziende del settore consisterà nel cogliere le potenzialità dei modelli e delle tecnologie digitali con una visione strategica complessiva. Sarà importante riuscire a disegnare processi produttivi in modo integrato, che sfruttino appieno le soluzioni tecnologiche oggi disponibili.

8) Potete descriverci qualche caso applicativo di successo?

Attualmente abbiamo focalizzato la nostra attenzione nel campo medico, poiché l’elevata concorrenza che caratterizza il mercato dei dispositivi medici richiede un livello superiore di assistenza a costi decisamente inferiori. Intellisystem Technologies ha messo a punto una soluzione per la realizzazione di economie di scala di pari passo con la crescita aziendale, nonché la possibilità di fornire i servizi a valore aggiunto necessari per battere la concorrenza. La soluzione ha consentito a un nostro cliente di espandere significativamente l’offerta di servizi, riducendo al tempo stesso i costi interni di gestione. I vantaggi aggiuntivi hanno incluso: connessioni in tempo reale dirette per la distribuzione di applicazioni di supporto di prossima generazione; assistenza e rapida risoluzione dei problemi grazie alla migliore collaborazione, nonché ai dati ottenuti direttamente dai sistemi remoti; possibilità di iterare rapidamente le applicazioni a valore aggiunto per sfruttare le mutevoli richieste del mercato e dei clienti. L’approccio unificato e semplificato alle applicazioni IoT di Intellisystem Technologies ha permesso al cliente di innovare in modo iterativo i processi aziendali con maggiore rapidità rispetto ai metodi convenzionali e agli strumenti ‘legacy’. Di conseguenza, egli ha ottenuto di: ottimizzare e migliorare di 5-10 volte l’utilizzo del team interno di sviluppo delle applicazioni; migliorare i tempi di attività delle apparecchiature grazie a tempi di risposta decisionale più rapidi; migliorare l’utilizzo della manodopera grazie a un ambiente di sviluppo e scambio delle informazioni più collaborativo e affidabile.

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Tavola Rotonda – Fieldbus & Networks N. 86 (Febbraio 2016), pubblicata da Cristina Paveri.

Per scaricare l’articolo pubblicato sulla rivista, seguire il link riportato di seguito http://www.intellisystem.it/portfolio/fn-febbraio-2016-2/

An Internet of Things Embedded Web Server for Home Automation Applications

 Per far fronte alle esigenze di sviluppatori che intendono gestire applicazioni professionali per la domotica e la home building automation sfruttando uno standard attuale e flessibile come TCPRP Intellisystem Technologies ha sviluppato il nuovo Web server RECS 101

Studi condotti da autorevoli istituti di ricerca internazionali affermano che il confort nell’abitazione è una componente determinante del benessere psichico di ogni individuo. Il continuo adeguamento del modo di vivere alle nuove forme di comportamento sociale impone incessantemente il trasferimento delle nuove abitudini alla propria abitazione come elemento indispensabile di continuità del proprio aspetto comportamentale. Di contro, la continua evoluzione delle tecnologie basate sui sistemi digitali hanno fortemente modificato le tecniche e metodologie usate nei sistemi di controllo dedicati alla domotica. In particolare oggigiorno la richiesta di processi distribuiti e richiede sistemi intelligenti, dispositivi di controllo e sistemi di misura capaci di comunicare attraverso la rete. Un importante requisito di questi sistemi è l’esigenza di ridurre le connessioni, il che si traduce nel semplificare la gestione dei sistemi riducendone le problematiche inerenti alla manutenzione. D’altro canto poiché il Web è in continua evoluzione, per molte applicazioni il browser web è diventato uno standard “de facto” per lo sviluppo di interfacce utente utilizzate per le più svariate applicazioni che spaziano dal mondo consumer a quello scientifico. Questo perché i browsers web sono capaci di fornire interfacce GUI a varie applicazioni client/server senza il bisogno di implementare e/o installare software sul lato client. La soluzione migliore a questo tipo di esigenze è sicuramente data dall’utilizzo di un web server embedded connesso ad un infrastruttura di rete al fine di fornire un’interfaccia utente basata sull’utilizzo del diffuso linguaggio HTML [1] unitamente ad altre caratteristiche comuni ai web browsers [2]. Se si pensa di aggiungere alle funzionalità ormai consolidate di un web server embedded la capacità di gestire applicazioni Java ecco che per questi sistemi si aprono nuove frontiere, che li rendono capaci di eseguire i più variegati compiti che vanno dalla domotica al controllo remoto, supervisione e gestione di sistemi elettronici (Fig. 1).

        Fig. 1 – Architettura di un web server embedded

L’implementazione delle funzionalità Java all’interno di un tale dispositivo è particolarmente indicato per questo approccio in quanto permette l’adozione di una strategia di controllo indipendente dalla piattaforma hardware del sistema in cui viene gestita. Questa metodologia è stata da tempo impiegata nelle applicazioni Internet dove i vincoli di real time non risultano particolarmente severi. L’uso del linguaggio di programmazione Java per applicazioni domotiche, permettendo l’integrazione di sistemi genera! purpose con internet, consente la supervisione ed il controllo di sistemi. Il nuovo concetto che si vuole introdurre si basa sull’esecuzione di Applet Java totalmente personalizzabili per eseguire operazioni di controllo o di monitoraggio di dispositivi tipici di una rete demotica (ad esempio i piccoli elettrodomestici). In questo tipo di sistemi il controllo distribuito si ottiene mediante il trasferimento di pagine HTML e l’esecuzione di appletJava (Fig. 2).

Fig. 2 – Applet Java per eseguire operazioni di controllo o di monitoraggio di dispositivi remoti

I vantaggi di Java

I vantaggi legati all’utilizzo di J ava possono essere brevemente riassunti nei seguenti punti:

– indipendenza dalla piattaforma: diversamente dai comuni compilatori che producono codice per CPU specifiche, Java produce codice per una CPU virtuale. Al fine di rimanere indipendente da specifiche piattaforme hardware il sistema runtime di Java fornisce un’interfaccia universale per qualsiasi applicazione che si desidera sviluppare denominata JVM Qava Virtual Machine) [3,4];

– potenza: Java racchiude in sè nuove caratteristiche che includono la gestione dei database, l’invocazione dei metodi remoti ed altre caratteristiche inerenti la gestione della sicurezza;

– networking: Java nasce come linguaggio di programmazione distribuito, il che si traduce nel fatto che la sua progettazione includeva sin dall’inizio la gestione di particolari funzioni inerenti il networking quali, ad esempio TCP /IP, l’HITP, l’FTP;

– efficienza: Le moderne JVM grazie all’utilizzo della tecnologia Just in Time GIT) compiler le performance d’esecuzione delle applet sono state notevolmente migliorate [7].

Un Web server avanzato

Frutto di anni di ricerca e sperimentazione da parte di Intellisystem Technologies, RECS 101 è un dispositivo di facile utilizzo a prestazioni elevate, ideale per applicazioni di demotica e controllo remoto professionale (Fig. 3).

                                    Fig. 3 – RECS 101

Una volta connesso a una rete Ethernet, RECS 101 mette a disposizione dell’utente 32 canali digitali di cui 16 di Input e 16 di Output (Fig. 4). Facile da installare e configurare, permette di sviluppare un’applicazione domotica con pochi e semplici passaggi. Supportato da qualsiasi browser Internet quale ad esempio Internet Explorer o Netscape permette di gestire totalmente da remoto qualsiasi dispositivo da controllare.

Fig. 4 – Vista frontale e posteriore di RECS 101

La figura 5 mostra lo schema architetturale semplificato di un possibile scenario d’applicazione di RECS 101. L’architettura presentata permette la gestione di problematiche tipiche dei sistemi di controllo quali, ad esempio: acquisizione di segnali, azioni di controllo per mezzo di attuatori, l’elaborazione e la presentazione delle informazioni acquisite o manipolate.

Fig. 5 – Scenario di applicazione del dispositivo RECS 101

La tabella 1 riporta le principali caratteristiche e specifiche del sistema proposto. RECS 101 integra al suo interno un network processor dotato di interfaccia di rete Ethernet per connettersi direttamente a qualsiasi rete locale sia essa Internet che Intranet [5]. Ciò permette a integratori/ sviluppatori di sistemi e alle aziende produttrici di connettere i loro dispositivi direttamente ad Internet attraverso una rete Lan e, di conseguenza, di gestire da remoto il controllo totale dei loro dispositivi attraverso interfacce grafiche utente personalizzabili, accessibili mediante i comuni browser.

RECS 101 si basa sullo schema hardware presentato in figura 6. Il web server integrato in RECS 101 è capace di gestire fino a 512k di documenti ed applicazioni web: tali risorse sono precaricate all’interno della memoria flash del dispositivo.

        Fig. 6 – Schema funzionale di RECS 101

La figura 7 è un esempio di una pagina web gestita da RECS 101 che può essere personalizzata per fornire informazioni statiche sul dispositivo quali, ad esempio, immagini, video, testi, file etc.

Fig. 7 – Home page personalizzabile del dispositivo RECS 101

La caratteristica che rende unico tale dispositivo consiste nella capacità di poter eseguire del codice Java per la gestione dell’interfaccia relativa al controllo delle porte di I/O (Fig. 8). Tale caratteristica permette di poter gestire l’interfaccia utente tramite un’Applet Java parametrica: in questo modo l’utente finale può sviluppare la propria applicazione di controllo in modo molto veloce e sicuro senza dover essere in grado di programmare in Java.

Fig. 8 – Esempio di una possibile interfaccia GUI implementata in RECS 101

La figura 9 riassume quanto detto in precedenza, ovvero partendo dalla home page del sito web contenuto in RECS 101 si accede all’interfaccia utente personalizzata che tramite un’applet di controllo interviene sulle porte d’input e di output per la gestione dell’hardware che si intende controllare (nella Fig. 9 ci si riferisce a un sistema domotica).

Fig. 9 – Schema funzionale dell’interfaccia utente di RECS 101

RECS 101 è un dispositivo totalmente personalizzabile. Viene fornito con tutto il software necessario allo sviluppatore per poter sviluppare rapidissimamente la propria applicazione in maniera facile e sicura. Il software in dotazione contiene un’Applet di controllo che può essere personalizzata mediante i parametri riportati in tabella 2. Per chi volesse dilettarsi a sperimentare la personalizzazione delle interfacce, Intellisystem Technologies mette a disposizione nel proprio sito web (http:/ /www.intellisystem.it) tutto il software e la documentazione necessaria.

TABELLA 2 – Parametri di configurazione dell’Applet per la gestione avanzata di RECS 101

Oltre la domotica

Il sistema proposto facilmente integrabile con qualsiasi altro sistema offre una soluzione funzionale ed efficiente, non solo per la domotica ma per qualsiasi altra esigenza di telecontrollo distribuito. Ad esempio, integrando RECS 101 con RECS GSM I/O [6] (modulo GSM prodotto da Intellisystem Technologies provvisto di due ingressi e due uscite digitali gestibili tramite SMS e/ o squilli) è possibile integrare tutte le tipiche funzionalità di gestione di sistemi per la domotica tramite Internet ed al tempo stesso tramite SMS, fornendo all’utente una piattaforma di controllo remoto multifunzionale non necessariamente legata ad un’infrastruttura di rete (Fig. 10).

Fig. 10 – Esempio di una possibile integrazione di RECS 101 con RECS GSM I/O in un sistema domotico

RECS 101 trova ampio spazio nelle applicazioni domotiche legate ai moderni sistemi di videosorveglianza rappresentando un valido strumento per integrare tutte le funzionalità tipiche di un sistema di controllo remoto ai normali sistemi di monitoraggio video specie quelli che si basano sulla tecnologia TCP /IP (Fig. 11).

Fig. 11 – Esempio di una possibile integrazione di RECS 101 con un sistema di videosorveglianza

Con particolare riferimento al mondo del videocontrollo over IP, si intuisce facilmente che le soluzioni proposte da Intellisystem Technologies non hanno limiti in termini di funzionalità ed applicazioni ad hoc per tutte le esigenze dei più disparati utenti. Ad esempio integrando i sistemi RECS con le networkcamere che spaziano dai modelli IT11O alla IT310W si aprono le frontiere per un videocontrollo totale di sistemi remoti, che nel caso della domotica si traducono in una presenza virtuale dell’individuo all’interno della propria dimora. Sfruttando la combinazione vincente cli tali sistemi si ottiene uno strumento completo capace di gestire immagini e capace cli rilevare lo stato cli dispositivi esterni, quali sensori e di manovrarne altri quali ad esempio attuatori. In conclusione RECS 101 essendo un dispositivo totalmente flessibile nelle sue applicazioni, si presta come valido strumento per la reingegnerizzazione cli macchinari a controllo semiautomatico, fornendo la possibilità cli telecontrollare a distanza tramite Internet sistemi che sino ad oggi non prevedevano tale funzionalità [7].

A cura di Cristian Randieri. Articolo pubblicato sulla rivista Elettronica Oggi N. 342 – Febbraio 2005.

Per scaricare l’articolo pubblicato sulla rivista, seguire il link riportato di seguito http://www.intellisystem.it/portfolio/eo-febbraio-2005/

Internet of Things “RECS 101 a Micro Web Embedded Server for Motion Control”

Poiché il World Wide Web (o Web) è in continua evoluzione, appare chiaro che tale tecnologia assume delle nuove funzionalità che vanno oltre la semplice visualizzazione delle pagine Web, questo perché i moderni browser sono capaci di fornire interfacce GUI a varie applicazioni client/server senza il bisogno di andare a implementare del software per il lato client. La gestione di apparati elettronici e meccanici tramite interfaccia Web fornisce all’utente l’abilità di configurare e monitorare variegati dispositivi tramite Internet mediante l’uso di un comune browser. La soluzione migliore a questo tipo di esigenze è sicuramente data dall’utilizzo di server web embedded connessi a un’infrastruttura di rete che fornisce un’interfaccia utente basata sull’ormai noto linguaggio HTML.

Recs Internet

Se si pensa di aggiungere alle funzionalità ormai consolidate di un web server embedded la capacità di poter gestire applicazioni Java si aprono le frontiere ad applicazioni che li rendono capaci di eseguire i più variegati compiti quali, ad esempio, quelli di controllo remoto, supervisione e gestione di sistemi meccanici per il controllo del movimento (figura 1).

Fig. 1 – Architettura di un web server embedded

Intellisystem Technologies ha implementato tale tecnologia all’ interno di un dispositivo denominato RECS 101 (acronimo di Remote Ethernet Control System) che permette la realizzazione di procedure tipiche dei sistemi di controllo quali, ad esempio: acquisizione di segnali, azioni di controllo per mezzo di attuatori, l’elaborazione e la presentazione delle informazioni acquisite o manipolate. Il sistema embedded presentato può far eseguire dei task pre-programmati all’ interno della propria ROM o far eseguire delle applicazioni esterne scritte in lava. RECS 101 effettua il controllo delle sue due porte digitali a 16 bit (rispettivamente una di input e una di output) mediante un’interfaccia basata sui socket di Internet (figura 2).

Fig. 2 – Gestione delle porte di I/O mediante socket

Per fare ciò è necessario che l’interfaccia che gestisce i socket venga implementata nel PC utente che intende collegarsi a RECS 101 attraverso il protocollo TCP/IP. Una delle peculiarità di RECS 101 consiste nel fatto che tale interfaccia può essere implementata indifferentemente mediante un Applet lava (figura 3) o un ‘applicazione C/lava che utilizzi i socket di Internet (figura 4).

Fig. 3 – Implementazione mediante Applet Java

Fig. 4 – Interfacce Socket gestibili da RECS 101

Tali interfacce si occuperanno quindi di inviare e ricevere i comandi per il controllo di I/O attraverso l’indirizzo IP impostato su RECS 101 e la relativa porta fissata alla 6001. RECS 101 si occuperà dell’interpretazione dei comandi di controllo ricevuti o trasmessi dal dispositivo elettronico da controllare a esso connesso. I comandi di controllo si suddividono in due categorie che identificano due operazioni diverse: monitor stato I/O e controllo dell ‘output. Fig. 6 – Comandi per il controllo dell’Output Tramite Monitor Stato I/O è possibile avere informazioni inerenti lo stato di tutte le linee di I/O contenute nelle due porte a 16 bit di RECS I O 1. I comandi relativi a questa operazione sono essenzialmente due (figura 5):

Fig. 5 – Comandi per il Monitor di Stato I/O

I/O Get Command, il comando mediante il quale l’interfaccia socket interroga RECS 101 sullo stato delle proprie porte; I/O Get Command Responce, il comando di risposta mediante il quale RECS 101 comunica all’ interfaccia socket lo stato delle sue porte di I/O. La seconda operazione, Controllo dell’Output, gestita unicamente dal comando Output Set Command è utilizzata dall’interfaccia socket per settare i valori della porta d’Output di RECS 101 (figura 6).

Fig. 6 – Comandi per il controllo dell’Output

RECS 101 opportunamente integrato ad altri sistemi rappresenta un valido strumento che sfruttando le moderne tecnologie di telecontrollo remoto offre soluzioni sicure e professionali nettamente superiore alle soluzioni analogiche utilizzate da diversi anni nel mercato. Sfruttando ad esempio la combinazione vincente del micro embedded web server RECS 101 con una network camera AXIS 2100, è possibile avere a disposizione una postazione di telecontrollo remoto capace di gestire non solo immagini ma anche capace di controllare dispositivi per il controllo del movimento. Più in dettaglio verrà di seguito descritta un’applicazione reale che permette il controllo remoto di posizione con precisione micrometrica lungo i tre assi cartesiani. Il sistema si compone di un sistema meccanico di precisione che può essere utilizzato all’interno di sistemi e macchinari per la produzione che necessitano il posizionamento di oggetti e/o utensili.

Applicazioni 

In figura 7 si riporta uno schema del sistema che consiste di una consolle di comando rappresentata da una workstation connessa alla rete Internet, una network camera AXIS e RECS 101 opportunamente interfacciato tramite le sue porte al sistema di controllo locale dei motori dell’apparato di posizionamento.

Fig. 7 – Schema del sistema di controllo di posizione

Tale sistema permette la movimentazione da remoto dell’apparato meccanico mediante un ‘ interazione basata su grafica vettoriale sviluppata in Java che ricostruisce virtualmente gli spostamenti del sistema (figura 8).

Fig. 8 – Interfaccia Grafica Utente sviluppata in Java

La figura 9 mostra il modello 3D del sistema di posizionamento costituito da tre guide lineari, ciascuna dotata di vite a ricircolo di sfere, disposte nelle tre direzioni cartesiane; di esse, due sono del tipo a barra e sono disposte rispettivamente secondo le direzioni orizzontali x e y, mentre il movimento nella direzione verticale z è realizzato mediante una pedana sostenuta da quattro guide, anch’esse a vite.

Fig. 9 – Modello 3D del sistema meccanico di posizionamento

Ogni guida è azionata da un motore elettrico di tipo brushless, dotato di encoder a impulsi in quadratura e di riduttore di giri; infine alle estremità di ogni guida sono presenti degli opportuni finecorsa per il rilevamento della corsa massima. L’apparato di movimentazione è corredato da un sistema di controllo dedicato costituito da un backplane sul quale sono montate 3 schede di controllo, ciascuna utilizzante un chip specializzato (HP HCTL-1100) per il controllo di motori elettrici in continua di tipo brushless o passo passo (figura 10).

Fig. 10 – Sistema di controllo dedicato per la movimentazione

La logica d’ interfaccia del backplane fornisce 3 porte a 8 bit, di cui la porta A, bidirezionale, è quella dedicata allo scambio dei dati da e verso i registri dei chip di controllo, la porta B, di input, viene utilizzata per la lettura dei fine corsa ed infine la porta C, di output, serve all’indirizzamento dei chip e per la generazione dei segnali di sincronismo. La soluzione presentata permette di ridurre drasticamente i costi di gestione del sistema e al tempo stesso permette il suo controllo remoto tramite Internet riducendo in questo modo eventuali costi dovuti a interventi esterni.

A cura di Cristian Randieri. Articolo pubblicato sulla rivista Automazione Oggi N. 266 – Febbraio 2004.

Per scaricare l’articolo pubblicato sulla rivista, seguire il link riportato di seguito http://www.intellisystem.it/portfolio/ao-feb-04-recs-101/