L’evoluzione dell’Industria 4.0 ha modificato le modalità di scambio dei dati tra macchine, sistemi di controllo e piattaforme cloud. Parallelamente, assistiamo ad un'integrazione tra Information Technology e Operational Technology, che richiede protocolli di comunicazione industriale capaci di garantire interoperabilità, scalabilità e sicurezza in ambienti complessi e multi-vendor. OPC UA, MQTT, PROFINET e TSN sono gli standard più diffusi e strategici nell’ecosistema dell’Industrial Internet of Things, ognuno con caratteristiche tecniche specifiche e ambiti di applicazione distinti.
Tecnicamente, l’Industrial Internet of Things (IIoT) si fonda sulla capacità di raccogliere, trasmettere e analizzare grandi volumi di dati in tempo reale. In questo contesto, OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) si distingue come protocollo orientato ai dati strutturati e semantici, progettato per garantire interoperabilità tra dispositivi e software di fornitori differenti. La sua architettura basata su servizi ed il supporto a modelli informativi complessi lo rendono ideale per ambienti industriali con esigenze di integrazione verticale, dal livello di campo fino al cloud. La cifratura nativa ed i meccanismi di autenticazione integrati assicurano invece protezione delle informazioni e conformità agli standard di sicurezza industriale. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) è un protocollo leggero e ottimizzato per reti a bassa larghezza di banda, perfetto per applicazioni IIoT distribuite e basato su un’architettura publish/subscribe, in grado di ridurre la latenza e consentire una comunicazione efficiente tra migliaia di dispositivi. Il broker centrale gestisce la distribuzione dei messaggi in modo scalabile e semplifica l’interoperabilità tra sensori, attuatori e piattaforme di analisi. L’introduzione di estensioni come MQTT-SN (Sensor Network) e la compatibilità con TLS rafforzano la sicurezza dei dati trasmessi, il che rende il protocollo MQTT una scelta privilegiata per l’invio di informazioni dal campo verso ambienti cloud.
PROFINET si afferma come protocollo industriale deterministico, sviluppato per applicazioni di automazione avanzata dove la sincronizzazione temporale e l’affidabilità sono fattori fondamentali. Basato su Ethernet industriale, consente la comunicazione in tempo reale tra PLC, I/O e dispositivi di campo. L’implementazione di Quality of Service e la separazione tra traffico di controllo e traffico informativo garantiscono prestazioni costanti anche in reti ad alta densità. L’adozione di profili specifici come PROFIsafe e PROFIenergy amplia le sue funzionalità e permette contemporaneamente il controllo sicuro e l’ottimizzazione energetica dei processi produttivi. TSN (Time-Sensitive Networking) è invece l’evoluzione naturale dell’Ethernet industriale verso la convergenza tra reti IT e OT; basato su un insieme di standard IEEE 802.1, introduce meccanismi di sincronizzazione temporale precisa e scheduling deterministico dei pacchetti, riducendo al minimo la latenza. L’obiettivo è consentire la coesistenza di traffico real-time e dati non critici sulla stessa infrastruttura, con lo scopo di semplificare l’architettura di rete e migliorare la gestione complessiva. L’adozione di TSN consente la realizzazione di ambienti produttivi flessibili, con macchine e sistemi che collaborano in modo coordinato e predicibile.
La principale mission nelle moderne architetture dei sistemi industriali risiede nella capacità di far convivere protocolli differenti senza compromettere la sicurezza e l'interoperabilità. Una strategia efficace prevede l’utilizzo di gateway intelligenti e piattaforme middleware in grado di tradurre i formati dati tra protocolli diversi, mantenendo comunque l’integrità delle informazioni. La segmentazione delle reti, l’uso di VPN industriali e l’implementazione di politiche di accesso basate su ruoli, contribuiscono a prevenire intrusioni e garantire continuità operativa, mentre la convergenza tra OPC UA, MQTT, PROFINET e TSN diventa la chiave per l’evoluzione delle smart factory. La combinazione di protocolli orientati alla semantica dei dati, alla comunicazione leggera e al determinismo temporale, consente di ottenere sistemi resilienti, scalabili e sicuri, e al contempo di adottare standard aperti per favorire l’integrazione multi-vendor e la creazione di ecosistemi digitali pienamente interoperabili, capaci di sostenere la trasformazione industriale verso l’IIoT e la produzione connessa del futuro.
