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NOVEMBRE 2018 FIELDBUS & NETWORKS 11 Cover story Softing tromagneti perpendicolari alla direzione del fascio, il volume da colpire può essere elaborato in strati esattamente secondo la forma del tumore. Il Cnao di Pavia è il primo centro di adroterapia in Italia che utilizza sia protoni che ioni carbonio. È stato istituito e finanziato dal Ministero della Salute e dalla Regione Lombardia con lo scopo di curare il cancro attra- verso l’adroterapia. Qui, l’accelerazione delle particelle viene svolta da un sincrotrone, un acceleratore circolare di circa 25 m di diametro. All’interno del sincrotrone si trovano le sorgenti ioniche, le linee di iniezione e l’acceleratore lineare che esegue l’accelerazione iniziale. Una volta che il sincrotrone ha portato i fasci di protoni e ioni carbonio rispettivamente fino a 250 MeV/u e 400 MeV/u, questi vengono condotti in tre sale di trattamento situate all’esterno dell’acceleratore circolare. Il sistema di controllo: cuore del Centro L’intera struttura del Cnao è gestita da un complesso sistema di con- trollo, progettato per somministrare in maniera automatica la dose corretta al paziente ed evitare che vengano svolte azioni manuali con- siderate fonte di potenziali errori e imprecisioni. Inoltre, è presente un sofisticato sistema di sicurezza, che monitora continuamente i vari parametri di trattamento e interviene per arrestare automaticamente il fascio in caso di problemi ed errori. Il sistema di controllo è costituito da circa 300 computer, che lavorano per permettere al sincrotrone di produrre il fascio di energia con le ca- ratteristiche richieste. Il software è strutturato in quattro livelli, ognuno dei quali svolge operazioni specifiche per fornire servizi al livello imme- diatamente superiore o agli operatori: alla base si trova l’Equipment Electronic Layer (livello 4), dove viene gestita l’interfaccia tra il software e le singole schede elettroniche che rappresentano i sensori e gli attua- tori sul campo. Inoltre, a questo livello vengono elaborate le operazioni di lettura, scrit- tura e memorizzazione dei dati scambiati con le schede elettroniche, che sono innescate da eventi di cronometraggio in tempo reale, gene- rati e distribuiti dall’impianto centrale, il Master Timing. L’Equipment Server Layer (livello 3) ha il compito di consolidare i vari dati dell’Equipment Electronic Layer, soprattutto per raggruppare i dati a fini prestazionali. È inoltre responsabile dell’esecuzione di operazioni com- plete. Il livello di gestione dei dati (livello 2) fornisce la rappresentazione software dei dispositivi da controllare ed elabora le informazioni del livello inferiore per renderle coerenti tra di loro e con il ciclo della macchina. Valuta le condizioni di allarme stabilite e realizza le singole impostazioni nel repository. La parte più alta dell’architettura del software di controllo è rappresentata dal livello Presentation & Operations (livello 1). È qui che vengono gestite tutte le interazioni con l’utente e qui si trova l’interfaccia di allarme. Infine, si trovano in questo primo livello le procedure per il funzionamento dell’acceleratore e per la gestione dei progetti. Requisiti per ottenere una comunicazione affidabile e puntuale Poiché l’intero sistema di controllo è distribuito tra centinaia di computer e strutturato con un’architettura a più livelli, uno degli aspetti più importanti è lo scambio affidabile e puntuale di dati. In questo contesto, una delle de- cisioni fondamentali riguarda sicuramente la scelta dei giusti protocolli di comunicazione. All’interno delle applicazioni mediche il protocollo Dicom (Digital Imaging and Communication in Medicine) è quello maggior- mente utilizzato per lo scambio di informazioni tra dispositivi diagnostici. Tuttavia, questo protocollo non è adatto per lavorare con un insieme di computer industriali che devono collaborare tra loro in un lasso di tempo di pochi millisecondi. Così, Dicom è stato scelto come protocollo da uti- lizzare per la parte che si trova all’esterno del sincrotrone, mentre per la comunicazione all’interno del sistema di controllo si è reso necessario l’utilizzo di un altro protocollo. In una prima fase l’idea era stata quella di utilizzare un protocollo proprietario. Durante il periodo di costruzione, installazione e messa in servizio dell’impianto, lo standard OPC UA (Uni- fied Architecture) ottenne un’ampia approvazione nel mondo industriale. È stata quindi effettuata una revisione dell’intera architettura e dopo una valutazione approfondita è stato scelto OPC UA come protocollo da Primo centro duale di adroterapia creato in Italia, a Pavia, Cnao utilizza il sincrotrone, ovvero un acceleratore di particelle (protoni e ioni) circolare di circa 25 m di diametro, per il trattamento di patologie oncologiche Il software del sistema di controllo è strutturato in quattro livelli, ognuno dei quali fornisce servizi al livello immediatamente superiore o agli operatori