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MAGGIO 2018 FIELDBUS & NETWORKS 92 el corso degli anni i sistemi di automazione e controllo hanno subito una progressiva evoluzione verso architetture sempre più aperte e distribuite, passando da soluzioni al- tamente centralizzate fino ai DCS. Più di recente, complice la disponibilità di hardware sofisticato a prezzi sempre più accessibili, è diventato possibile incorporare funzionalità avanzate di elaborazione e comunicazione in praticamente ogni nodo del sistema. Questo ha portato alla proposizione di architetture altamente distribuite, dove i diversi nodi si spartiscono il carico computazionale e comunicano tra loro solo le informazioni necessarie allo svolgimento dei compiti che richiedono una collaborazione tra pari, o la concertazione da parte di controllori a un livello superiore. Nell’era dell’IoT, queste architet- ture hanno rapidamente assimilato le tecnologie del momento, portando a una crescente distribu- zione dell’intelligenza ai margini del sistema, in quello che viene definito ‘edge computing’. Decentralizzare e distribuire Nei sistemi di controllo centralizzati tutte le funzioni vengono svolte da un unico controllore centrale, che raccoglie i dati da tutti i sensori e utilizza un modello per elaborare le risposte da inviare agli attuatori. Un vantaggio di questo tipo di controllo è che permette di avere una visione completa del sistema a un dato istante, così da rendere possibili strategie di controllo omnicom- prensive. Con l’aumento del numero dei nodi, però, la complessità del sistema cresce rapida- mente e una sintesi del controllore basata sui modelli diventa via via più difficoltosa. I ritardi nella ricezione e nella trasmissione delle infor- mazioni possono diventare intollerabilmente alti nei sistemi che hanno numerosi nodi dispersi su una vasta area, mentre nei casi più complessi l’eccessivo carico computazione può rendere il sistema poco responsivo. Nel controllo decentralizzato il carico computazionale viene suddiviso tra più di un’unità di controllo, in modo da ripartire la complessità e ridurre i tempi di acquisizione e risposta dei vari sottosistemi. In questa tipologia di sistemi di controllo, come anche nel controllo centralizzato, sensori e attuatori non sono in grado di prendere decisioni autonome e si limitano a inviare dati e ricevere comandi al proprio controllore di riferimento, men- tre i diversi controllori agiscono indipendentemente l’uno dall’altro. I sistemi distribuiti rimuovono questa limitazione, introducendo il concetto di comunicazione tra i vari controllori. Diventa così possibile acquisire in- formazioni sulle altre parti del sistema e coordinare una strategia di con- trollo concertata simile a quella realizzabile con un sistema centralizzato. La decentralizzazione riduce la latenza e il carico sui sottosistemi, mentre l’elaborazione parallela incrementa le prestazioni. La complessità aggiuntiva risiede nella progettazione della rete di comunicazione e nella programmazione di algoritmi che tengano conto tanto delle variabili locali, quanto di quelle provenienti dalle altre aree regolate. Nel complesso, i sistemi di controllo distri- buito si possono vedere come un ibrido in grado di unire i vantaggi del controllo centralizzato a quelli del controllo decentralizzato. Spingere l’intelligenza ai margini In un sistema altamente distribuito si spinge all’e- stremo la delocalizzazione del controllo, andando a incorporare funzioni logiche e decisionali in tutti i principali nodi della rete, inclusi quelli più periferici. Anziché rispondere alle richieste e ai comandi dei controllori locali, a loro volta coordinati da controllori di zona, i nodi più vicini al campo sono dotati di un’in- telligenza integrata, che permette loro di interpretare autonomamente le informazioni rilevanti che sono state condivise in rete dagli altri nodi. Questo porta di fatto ad abbandonare le strutture gerarchiche tradizionali, sostituendole con un approccio di tipo ‘eterarchico’, in cui sensori e attuatori intelligenti Fieldbus & Networks Building blocks RETI ALTAMENTE DISTRIBUITE LA DISPONIBILITÀ DI SOFISTICATO HARDWARE DAI COSTI CONTENUTI STA SPINGENDO L’INTEGRAZIONE DELL’INTELLIGENZA NEI NODI AL MARGINE DELLE RETI DI CONTROLLO E AUTOMAZIONE N di Massimo Giussani Nel corso degli anni le reti di automazione hanno subito un’evoluzione, con il passaggio da un modello di controllo centralizzato ai sistemi decentralizzati e distribuiti