La comunicazione tra singoli dispositivi è alla base dell'automazione, sia in ambito domestico che industriale. Attualmente si stanno sviluppando connessioni wireless. Tuttavia, queste sono soggette a interferenze e caratterizzate da un certo ritardo nella trasmissione del segnale, pertanto vengono utilizzate principalmente nei sistemi di domotica e molto meno frequentemente in ambito industriale. Nel corso degli anni, i requisiti di comunicazione per i dispositivi industriali si sono evoluti, e con essi sono emerse nuove tecnologie. Attualmente, i cavi Ethernet sono comunemente utilizzati per la comunicazione tra i singoli elementi di rete. Consentono un trasferimento dati molto rapido (fino a 40 gigabit al secondo) e possono quindi trasmettere istruzioni complesse tra computer o controllori e pannelli operatore o unità di controllo. Tuttavia, prima che il cablaggio a doppino intrecciato diventasse lo standard negli impianti industriali, le connessioni basate su connettori D-Sub erano la norma.
Il connettore D-Sub (o D-subminiaturizzato) è una famiglia di connettori utilizzati per la comunicazione tra dispositivi elettronici. La "D" nel nome deriva dalla forma caratteristica della spina o della presa, che ricorda questa lettera. Esistono molti tipi di connettori D-Sub. I più piccoli, nella versione standard, hanno 9 pin, mentre i più grandi ne hanno 104.
La storia dei connettori D-Sub risale agli anni '50, eppure sono ancora ampiamente utilizzati oggi. Ciò è dovuto in parte al fatto che in molti contesti si utilizzano ancora dispositivi prodotti nel secolo scorso, quando erano più comuni. L'applicazione più diffusa dei connettori D-Sub è la comunicazione tramite interfacce RS-232 e RS-485. Permettono di realizzare reti di connessione relativamente ampie tra dispositivi utilizzati in ambito industriale.
La prima di queste interfacce, la RS-232, veniva utilizzata in passato principalmente per collegare dispositivi finali e varie periferiche, come stampanti o tastiere, al computer. Veniva anche utilizzata per collegare il computer al modem. Nell'uso quotidiano, è stata in gran parte sostituita dai connettori USB ed Ethernet, ormai ampiamente diffusi.
Connettori D-Sub e interfacce RS-232 e RS-485.
Nell'industria, tuttavia, l'RS-232 è ancora in uso. Laddove non è stato sostituito dal cablaggio a doppino intrecciato, viene ancora utilizzato per la comunicazione tra computer e moduli PLC o pannelli HMI. Presenta però uno svantaggio. Poiché i segnali di tensione trasmessi (da -3 a -15 V sono logici "1", da +3 a +15 V sono logici "", e le tensioni da -3 a 3 V non vengono utilizzate), l'interfaccia RS-232 è possibile solo per una lunghezza massima di 15 metri, con una velocità di 20 kbit/s. Con cavi più lunghi, le cadute di tensione possono essere troppo elevate per trasmettere efficacemente il segnale al dispositivo collegato. Inizialmente, l'RS-232 veniva utilizzato per il protocollo Modbus, ma nel tempo questa funzione è stata assunta dall'RS-485.
RS-485 è, in un certo senso, un'estensione dell'interfaccia RS-232. Consente il trasferimento dati in modalità bus tra più dispositivi. È più veloce dell'interfaccia precedente e più resistente alle interferenze. RS-485 può operare a 35 Mbit/s su una lunghezza massima di 10 metri, ma a seconda delle esigenze, un singolo cavo può raggiungere i 1200 metri di lunghezza. Oltre tale distanza, la velocità di trasmissione scende a 100 kbit/s, che è comunque diverse volte superiore a quella di RS-232. Inoltre, è possibile collegare fino a 32 dispositivi utilizzando il protocollo RS-485. Questi numeri (sia in termini di lunghezza del cavo che di numero di dispositivi collegati) possono essere aumentati.
Il ripetitore consente di collegare dispositivi aggiuntivi operanti sulla stessa linea o di estendere la portata fino a 1200 metri, potenzialmente suddividendo i singoli dispositivi.
A differenza dell'RS-232, l'RS-485 utilizza una tensione differenziale, consentendo di operare su distanze maggiori rispetto alla più semplice interfaccia RS-232. Un valore logico "1" per l'RS-485 si verifica al di sotto di -200 mV, mentre un valore logico " " compare quando la tensione supera +200 mV.
Applicazione dei connettori D-Sub nell'industria:
Poiché le reti basate su RS-232 o RS-485 sono ancora funzionanti in molti casi, le aziende continuano a utilizzare i connettori D-Sub. Molte macchine e dispositivi più datati non sono compatibili con il controllo Ethernet, ma sono comunque perfettamente funzionanti e svolgono le loro funzioni. Pertanto, non è necessario ricostruire ciò che funziona bene. Oltre
alle reti Modbus RTU, i connettori RS-232 e RS-485, ovvero i connettori D-Sub, sono utilizzati nelle reti Profibus DP. In entrambi i casi, il funzionamento con l'interfaccia RS-485 è simile.
I connettori D-Sub vengono talvolta utilizzati per il controllo in situazioni in cui non è necessario trasmettere comandi complessi. Un ottimo esempio di questo tipo di soluzione è il controllo dei terminali delle valvole. In questo caso, uno stato alto sul pin del connettore è responsabile dell'attivazione di una delle bobine.
Una caratteristica distintiva del connettore D-Sub sono le viti su entrambi i lati del connettore stesso. Queste contribuiscono a fissare saldamente il connettore alla presa e a prevenire lo scollegamento accidentale. Questo è uno dei motivi per cui i connettori D-Sub sono ancora comuni nel settore ferroviario.
Il fatto che il collegamento sia fissato con bulloni riduce il rischio che il cavo si allenti a causa delle vibrazioni. Quando si parla di un treno in movimento, le vibrazioni sono innegabili e, in casi estremi, possono allentare i connettori, il che è decisamente indesiderabile. Ciò è particolarmente vero in un settore in cui gli errori di controllo possono portare a disastri nel traffico stradale.
L'applicazione più diffusa, ma ormai obsoleta, dei connettori D-Sub è il classico connettore VGA per il collegamento dei monitor. Questo standard è stato inizialmente sostituito dal connettore DVI, ma nel tempo l'HDMI è diventato il connettore più diffuso per il collegamento dei monitor ai computer.
Il futuro dei connettori D-Sub nell'industria:
il progresso è fondamentale e le innovazioni implementate nell'industria rivestono grande importanza. È difficile sostenere che la comunicazione tramite cavi a doppino intrecciato sia peggiore dei protocolli obsoleti che utilizzano connettori D-Sub. Tuttavia, è importante notare che le rivoluzioni nel settore industriale avvengono molto più lentamente di quanto sembri. L'innovazione è spesso associata a costi molto elevati e a un certo grado di rischio, che non tutte le aziende possono permettersi. I cambiamenti tecnologici possono anche imporre modifiche all'organizzazione del lavoro e alle infrastrutture degli edifici. Pertanto, nonostante il passare del tempo, molti dispositivi continuano a utilizzare tecnologie che potrebbero sembrare obsolete. Non solo, ma vengono ancora prodotti nuovi dispositivi in grado di comunicare tramite connettori D-Sub. Ciò consente di sostituire facilmente gli elementi inclusi nella rete anni fa con nuovi, senza dover cambiare il metodo di comunicazione, ad esempio passando al doppino intrecciato.
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