Il protocollo BiSS (Bidirectional Synchronous Serial Bus) è un protocollo di comunicazione ad alta velocità e in tempo reale utilizzato principalmente nei sistemi di automazione industriale e di controllo del movimento. Creato dall’azienda tedesca iC-Haus, il BiSS è progettato per garantire una comunicazione bidirezionale veloce tra sensori, attuatori e controllori, in particolare in applicazioni che richiedono uno scambio di dati preciso, come gli encoder rotativi e i sensori di posizione delle macchine utensili a controllo numerico (CNC), i robot e altre apparecchiature ad alta precisione.
Caratteristiche e meccanismi principali del protocollo BiSS
Il protocollo BiSS opera su interfacce seriali sincrone full-duplex, consentendo flussi di dati continui tra un dispositivo master (come un controller o un PLC) e più dispositivi slave (come sensori o attuatori). A differenza dei protocolli tradizionali, il BiSS può raggiungere velocità di trasmissione fino a 10 Mbps, rendendolo adatto ad applicazioni che richiedono uno scambio di dati ad alta velocità e a bassa latenza. È compatibile con i livelli fisici RS-422 e RS-485, garantendo una comunicazione affidabile su lunghe distanze. Le configurazioni tipiche prevedono che un dispositivo master invii segnali di clock ai dispositivi slave collegati per sincronizzare lo scambio di dati.
Il protocollo è noto per la sua flessibilità configurativa. BiSS supporta configurazioni punto-punto e a bus. In una configurazione punto-punto, il dispositivo master comunica con un singolo dispositivo slave, come avviene comunemente nelle configurazioni semplici. Per configurazioni più complesse, la configurazione a bus o a catena consente di collegare in sequenza più dispositivi slave, con il passaggio dei dati da un dispositivo all’altro. Questa struttura garantisce un’elevata scalabilità negli ambienti industriali per il coordinamento di più sensori o attuatori sulla stessa rete, consentendo loro di sincronizzare la trasmissione dei dati riducendo al minimo la complessità del cablaggio.
Struttura di comunicazione e integrità dei dati
La comunicazione dei dati del protocollo BiSS è strutturata attorno a un frame di comunicazione che comprende diversi componenti chiave.
Orologio principale (MA) – Il dispositivo principale invia impulsi di clock per controllare la sincronizzazione dei dati.
Segnale dati – risponde al segnale di clock di risposta del dispositivo sotto forma di dati, che possono includere letture dei sensori, indicatori di errore o aggiornamenti di stato.
Regolazione del timeout e del ritardo di linea – Il sistema BiSS compensa il potenziale ritardo del segnale (comunemente denominato “ritardo di linea”) nelle tratte via cavo più lunghe, garantendo l’accuratezza e la coerenza dei dati nelle operazioni in cui il fattore tempo è determinante.
Questa struttura a telaio, abbinata a meccanismi di rilevamento degli errori in tempo reale quali il CRC (Cyclic Redundancy Check), è in grado di garantire un’elevata affidabilità del protocollo anche in contesti industriali caratterizzati da rumori elettrici tipici.
Varianti BiSS: BiSS-B e BiSS-C
BiSS si è evoluto in diverse versioni per adattarsi a diversi scenari di utilizzo. BiSS-B è una variante precedente che offre funzionalità unidirezionali di base comunicazione ed è utilizzato principalmente per sistemi più semplici. Il BiSS-C, più avanzato, è una versione full-duplex che supporta la trasmissione di dati in entrambe le direzioni, dal master allo slave e viceversa, consentendo così un feedback e un monitoraggio in tempo reale. Il BiSS-C è ampiamente utilizzato in applicazioni che richiedono un monitoraggio continuo e una trasmissione dati ad alta velocità, poiché consente un controllo ad anello chiuso efficiente nei sistemi automatizzati.
Confronto con altri protocolli
Il protocollo BiSS viene solitamente confrontato con altri protocolli industriali quali SSI (Synchronous Serial Interface) ed EnDat. Sebbene l’SSI garantisca una comunicazione seriale diretta, non dispone della velocità e della capacità bidirezionale del BiSS, il che lo rende meno adatto a configurazioni complesse o ad alta velocità. D'altra parte, anche EnDat supporta la comunicazione bidirezionale, ma è solitamente più proprietario. In confronto, BiSS rimane un protocollo aperto, che offre flessibilità per l’integrazione con vari dispositivi e favorisce una più ampia adozione da parte del settore.
In sintesi, il protocollo BiSS è stato progettato per applicazioni di automazione industriale che richiedono uno scambio di dati veloce, affidabile e bidirezionale, soprattutto nei sistemi dotati di più sensori o attuatori ad alta precisione. La sua apertura, le prestazioni ad alta velocità e l’adattabilità a configurazioni complesse lo rendono la scelta preferita per i moderni sistemi di controllo del movimento e di robotica.
Agnes Wang è una specialista in soluzioni IoT presso IOTRouter, dove si occupa principalmente di gateway IoT industriali, edge computing e soluzioni di automazione industriale.
È specializzata in tecnologie di comunicazione industriale, tra cui Modbus, IEC 60870-5-104, MQTT, OPC UA, integrazione di PLC e applicazioni di monitoraggio remoto. Collabora alla stesura di articoli tecnici e guide applicative riguardanti soluzioni IoT industriali, conversione di protocolli ed edge computing.
