Rete lineare vs rete ad anello: guida alla scelta per la topologia industriale

La scelta della rete per topologia industriale è una delle decisioni più strategiche nella progettazione di un impianto industriale. Tra le configurazioni più diffuse la rete lineare e la rete ad anello rispondono a esigenze tecniche differenti, che incidono sulla ridondanza, sulla diagnostica e sull’affidabilità complessiva del sistema.

Entriamo nel cuore della progettazione confrontando queste 2 configurazioni; ne analizzeremo architetture, vantaggi, criticità e criteri per scegliere la soluzione più adatta al proprio impianto.

Criteri per la scelta della topologia di rete industriale

Ti stai chiedendo come scegliere la rete più giusta per topologia industriale per il tuo impianto?

Non esiste una risposta univoca: ogni architettura di rete porta con sé vantaggi e compromessi, e la scelta dipende da condizioni operative, obiettivi applicativi e vincoli progettuali.

Per prendere una decisione informata, è fondamentale analizzare i criteri chiave che incidono sulle performance, sulla manutenzione e sulla disponibilità dell’infrastruttura.

I fattori principali da prendere in considerazione sono:

• Livello di disponibilità richiesto
• Protocollo di comunicazione
• Facilità di installazione e manutenzione
• Budget disponibile
• Capacità diagnostica

Entriamo nel dettaglio.

Livello di disponibilità richiesto: la continuità operativa al primo posto

Se operi in contesti industriali ad alta criticità – come quelli del food & beverage, dell’automotive o della logistica – l’uptime è un parametro imprescindibile.

Un’interruzione di rete, anche di pochi minuti, può generare perdite economiche rilevanti e bloccare intere linee di produzione.

In questi casi, la topologia ad anello rappresenta la soluzione ideale, grazie alla capacità di garantire continuità anche in presenza di guasti sulla rete, tramite meccanismi di auto-ripristino e switching rapido del traffico.

Questa ridondanza operativa è possibile solo attraverso l’uso di protocolli specifici come RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) o MRP (Media Redundancy Protocol), che instradano i dati automaticamente su percorsi alternativi in caso di malfunzionamenti.

Protocollo di comunicazione: una scelta che orienta la rete per topologia industriale

Il protocollo adottato per la comunicazione tra i dispositivi – ad esempio PROFINET o EtherNet/IP – ha un impatto diretto sulla configurazione della rete e sulla compatibilità dell’hardware.

Alcuni protocolli offrono meccanismi nativi di ridondanza, mentre altri richiedono configurazioni specifiche per abilitare funzionalità avanzate come la diagnostica o la gestione centralizzata.

Nel caso specifico di Murrelektronik, i nostri switch gestiti supportano entrambi i protocolli e sono progettati per rispondere in modo ottimale a contesti di rete complessi.

Con il nuovo firmware, ad esempio, sarà possibile gestire topologie ad anello anche in ambienti EtherNet/IP, espandendo così le possibilità di progettazione in scenari eterogenei.

Facilità di installazione e manutenzione della rete per topologia industriale: semplicità o controllo?

Le reti con topologia industriale lineare offrono un vantaggio competitivo in termini di rapidità di installazione e semplicità manutentiva. Grazie alla loro struttura punto-punto, non richiedono configurazioni complesse e possono essere implementate anche con dispositivi non gestiti (unmanaged), abbattendo le barriere all’ingresso in impianti più semplici.

Tuttavia, questa semplicità ha un prezzo: in caso di guasto, l’intera comunicazione a valle del nodo interessato può interrompersi.

Per questo motivo, in fase di progettazione è essenziale valutare non solo il setup iniziale, ma anche l’efficienza della manutenzione in ottica predittiva e la possibilità di integrazione con strumenti di diagnostica evoluta.

Budget disponibile: il rapporto tra investimento e resilienza

Il costo è sempre una variabile determinante nelle scelte infrastrutturali.

Le reti con topologia industriale ad anello, per loro natura, richiedono componenti più evoluti come switch managed, configurazione avanzata e protocolli di ridondanza, il che comporta un investimento iniziale più elevato rispetto a una rete lineare.

Tuttavia, il ritorno economico (ROI) si misura sulla durata dell’infrastruttura e sulla sua capacità di garantire continuità operativa. Meno fermi macchina, minori costi di manutenzione correttiva, maggiore controllo: in molti casi, l’investimento iniziale si ripaga in breve tempo, soprattutto quando si considera l’intero ciclo di vita della rete.

Capacità diagnostica: visibilità, controllo, efficienza

Una delle differenze più evidenti tra i due tipi di rete per topologia industriale riguarda il livello di monitoraggio e diagnostica che è possibile ottenere.

Le reti ad anello, implementate con switch managed, permettono di visualizzare in tempo reale lo stato dei dispositivi, rilevare eventuali anomalie e intervenire in modo proattivo.

A tal proposito, le nostre soluzioni offrono funzionalità di diagnostica avanzata integrate, come la gestione SNMP, il monitoraggio dei pacchetti e la configurazione via web interface. Questo consente una gestione più efficiente della rete, fondamentale in un’ottica di manutenzione predittiva e ottimizzazione delle performance.

Le reti lineari, generalmente implementate con switch unmanaged, non offrono le stesse possibilità di supervisione. L’assenza di protocolli di gestione impedisce di ottenere una visione d’insieme sullo stato della rete, rendendo più difficile l’identificazione tempestiva dei problemi.

Vantaggi e svantaggi della rete lineare per la topologia industriale

Quando la semplicità è una virtù, ma anche un limite.
La rete con topologia industriale lineare rappresenta una soluzione essenziale per molti impianti industriali, soprattutto dove le esigenze di ridondanza sono contenute e si ricerca un’installazione snella.

Tuttavia, dietro alla sua apparente linearità si celano anche alcuni compromessi da considerare attentamente in fase di progettazione.

Scopriamo insieme quali sono i vantaggi e gli svantaggi di questa tipologia di rete.

Tra i vantaggi principali troviamo:

• Semplicità installativa
• Minori costi hardware e di cablaggio
• Adatta a linee di produzione compatte o segmentate

Parallelamente, tra gli svantaggi emergono:

• Vulnerabilità ai guasti: un’interruzione su un segmento isola tutti i nodi a valle
• Difficoltà nella manutenzione predittiva
• Espansione complessa in reti articolate

Questo cosa significa?
Significa che questa topologia è perfetta per ambienti con limitate esigenze di ridondanza, come impianti secondari o segmenti non critici.

Quando conviene usare una rete ad anello per la topologia industriale e perché

Le caratteristiche principali delle reti con topologia industriale ad anello sono: ridondanza, continuità operativa e resilienza.

La rete ad anello è la scelta strategica per tutti quei contesti industriali in cui la disponibilità del sistema è una priorità assoluta. Pensiamo a impianti di produzione continua, processi automatizzati in ambito farmaceutico, alimentare o automotive, dove anche un breve fermo macchina può causare gravi danni economici o compromettere la qualità della produzione.

Uno dei principali vantaggi delle reti ad anello è la capacità di ripristinare automaticamente il traffico dati in caso di guasto. Grazie a protocolli come MRP (Media Redundancy Protocol) e RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol), il tempo di recupero è sicuramente inferiore al secondo. Questo significa che, anche in presenza di un’interruzione di linea o del malfunzionamento di un nodo, la rete continua a funzionare senza perdere pacchetti o compromettere la sincronizzazione dei dispositivi.

Oltre al ripristino automatico, la topologia ad anello consente interventi programmati sulla rete — come aggiornamenti, sostituzioni o test — senza la necessità di sospendere le attività dell’intero impianto. Questo livello di tolleranza ai guasti rappresenta un vantaggio competitivo per tutte quelle aziende che puntano su efficienza operativa e manutenzione predittiva.

Infine, la configurazione ad anello migliora anche la visibilità sull’intero sistema e consente un controllo proattivo delle prestazioni, soprattutto se combinata con switch gestiti dotati di diagnostica avanzata. Una combinazione che eleva la rete da semplice infrastruttura a leva strategica per la stabilità produttiva.

Ecco una tabella riepilogativa che permette di confrontare le due tipologie di rete.

Evoluzione della rete per la topologia industriale: il ruolo dell’Industrial Ethernet

Con la diffusione dell’industrial Ethernet, le reti industriali stanno evolvendo da semplici collegamenti fisici a sistemi intelligenti e flessibili, capaci di interagire con il mondo IT e cloud.

L’adozione di protocolli come PROFINET, EtherNet/IP e Modbus TCP consente una comunicazione bidirezionale tra sensori, attuatori, PLC e sistemi SCADA, con una latenza minima e un alto throughput.

In questo contesto, il ruolo degli switch industriali diventa centrale. I modelli managed e PROFINET managed offrono funzionalità fondamentali per le esigenze moderne:

• Configurazione tramite web browser o software specifici
• Integrazione con il TIA Portal (nel caso PROFINET)
• Port mirroring e traffico multicast controllato
• Segmentazione della rete tramite VLAN
• Accesso remoto protetto con password e controllo delle policy

Grazie a queste tecnologie, è possibile realizzare una rete industriale che combina prestazioni elevate e resilienza, anche in ambienti difficili e altamente automatizzati.

Murrelektronik: soluzioni scalabili per ogni rete per topologia industriale

In Murrelektronik progettiamo soluzioni che rispondono in modo mirato alle esigenze delle imprese che vogliono ottimizzare i flussi dati nel campo senza compromessi su sicurezza e performance.

I nostri switch industriali, declinati in versioni unmanaged, managed, managed PROFINET con grado di protezione sia IP20 che IP67, permettono di creare infrastrutture di rete robuste, intelligenti e modulari.

• Switch unmanaged: ideali per architetture semplici e applicazioni che non richiedono configurazione. Offrono affidabilità e facilità d’uso, con installazione plug & play. Sono perfetti per reti lineari o segmenti periferici di rete dove i costi e la rapidità di messa in opera sono prioritari.
• Switch managed: progettati per reti complesse, permettono il monitoraggio in tempo reale, la segmentazione tramite VLAN, il controllo del traffico e l’implementazione di protocolli di ridondanza (come RSTP). Sono la scelta ottimale per topologie ad anello o per impianti in cui la diagnostica avanzata è indispensabile.
• Switch PROFINET managed: certificati e pienamente compatibili con il protocollo PROFINET, permettono una perfetta integrazione nel TIA Portal, semplificando configurazione, diagnostica e manutenzione. Rappresentano lo standard di riferimento per le reti PROFINET in ambito industriale e sono in grado di gestire il protocollo di ridondanza MRP.
• Versioni IP67: Murrelektronik offre le tipologie sopra elencate anche in versione IP67 per installazione direttamente a bordo macchina. Progettate per ambienti gravosi, offrono elevate prestazioni in condizioni estreme di vibrazioni, polveri o umidità. La versione Xelity 1GB managed, ad esempio, è predisposta per applicazioni che richiedono elevata larghezza di banda, come sistemi di visione artificiale o robotica collaborativa.

La scelta della topologia di rete ideale non è una questione puramente tecnica, ma una leva strategica per migliorare l’affidabilità dell’impianto, ridurre i tempi di fermo e aumentare l’efficienza complessiva della produzione.