USD 91.98 ЕВРО 100.24

Надежные сетевые менеджеры

Аналитика

Надежные сетевые менеджеры

Обмен данных в технической среде, такой как производственные станки или измерительные и аналитические системы, сегодня трудно представить без сетей Ethernet. Они обеспечивают взаимодействие интеллектуальных компонентов, к примеру, пульта управления и устройств управления и контроля. Однако все чаще через Ethernet передаются результаты измерений и управляющие команды, требующие немедленной реакции.

Для сложных условий производства наиболее подходят промышленные компоненты инфраструктуры, которые крепятся на монтажную шину DIN в распределительной коробке. Главная задача промышленной инфраструктуры на базе Ethernet заключается в обеспечении надежного функционирования процессов автоматизации или измерений в реальном времени. Одновременно компоненты должны быть удобны для ведения работ по эксплуатации и техническому обслуживанию. Однако Ethernet не только обеспечивает выполнение функций внутри производственной системы, но и связывает сети, находящиеся на разных уровнях производственной иерархии, позволяя осуществлять сквозной обмен данными между станком и вышестоящими корпоративными процессами. Поэтому, проектируя техническую систему, необходимо принимать во внимание целый ряд параметров: поведение в реальном времени, возможности обслуживания и диагностики, степень интеграции в общую сеть.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ

Динамические свойства системы, такие как тактовая частота компьютера или интервал опроса измерительных систем, часто предполагают крайне небольшое время отклика в несколько миллисекунд. Для соединения Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с это не проблема, поскольку при типичной длине передаваемых сообщений задержки составляют, как правило, лишь несколько десятков микросекунд. Однако стандартные службы ИТ, к примеру, передача файлов или обращение к базам данных, конкурируют за доступ к сети с процессами, для которых время реакции является критичным параметром. Этот конфликт легко разрешить посредством приоритетной обработки соответствующих пакетов на коммутаторе. Тем самым гарантируется, что трафик данных с высоким приоритетом, в частности, критически важные данные о процессах, при высокой загруженности сети не будет вытесняться трафиком данных с более низким приоритетом.

В современных протоколах автоматизации, таких как Profinet RT (RealТime), информация о приоритете уже внесена в тег виртуальной локальной сети (Virtual Local Area Network, VLAN) кадра данных Ethernet в соответствии со стандартом IEEE 802.1Q и затем оценивается коммутаторами согласно приоритезации трафика по IEEE 802.1p. При этом, помимо очереди для стандартной коммуникации, сетевые компоненты организуют отдельную очередь для трафика данных с высоким приоритетом (см. Рисунок 1). К сожалению, не все конечные устройства и протоколы приложений, даже когда они используются в критичных ко времени приложениях, поддерживают кадры Ethernet с тегами об их приоритете. Противоположный пример: коммутаторы Smart и Lean Managed Switch из серии Factory Line компании Phoenix Contact позволяют на каждом порту настраивать приоритет для конечных устройств, когда им требуется немедленная обработка данных (прежде всего речь идет о системах управления или сенсорных модулях). При этом команда на исполнение системы управления передается по сети к исполнительному модулю с тегом высокого приоритета. Интерфейс настройки удобен в использовании, а все действия выполняются через интегрированные Web-серверы коммутаторов (см. Таблицу 1).

Рисунок 1. Приоритетное обслуживание на порту назначения.

Таблица 1. Задание приоритета по портам.

Помимо пропускной способности и функций реального времени, доступность сетей и оборудования в значительной степени определяется выбранной инфраструктурой. Применение управляемых коммутаторов (Managed Switch) позволяет создавать избыточные и диагностируемые сетевые структуры. Многие пользователи измеряют степень пригодности к промышленному использованию по тому, сколько усилий потребуют монтаж, подключение, введение в эксплуатацию или, при необходимости, замена инфраструктурных компонентов. Если одним коммутатором еще можно управлять с помощью интегрированного сервера Web, то при наличии множества устройств желательно централизованное администрирование.

УДОБНЫЕ В ОБСЛУЖИВАНИИ СЕТИ

Программные инструменты, такие как Config+, предоставляют возможность одновременной параметризации нескольких компонентов. Если для множества коммутаторов требуется задать идентичные параметры, то использование специализированного ассистента позволяет значительно сэкономить время при проектировании: такие параметры, как избыточность каналов передачи данных, прием сообщений SNMP (служба SNMP Trap Receiver) или распознавание топологии, можно задавать сразу для всех коммутаторов в сети.

Однако замена устройств при сервисном обслуживании требует особого подхода: если неуправляемые коммутаторы просты в использовании, то управляемые устройства нуждаются в специфической настройке (в зависимости об области применения). Однако если компоненты инфраструктуры поддерживают заменяемую память для конфигурации, то вводить это оборудование в эксплуатацию и осуществлять замену при сервисном обслуживании можно без настройки каких-либо дополнительных параметров.

ИНТЕГРАЦИЯ В ОБЩУЮ СЕТЬ

Производители промышленного оборудования постоянно сталкиваются с необходимостью распределять IP-адреса конечных устройств таким образом, чтобы все эти IP-адреса интегрировались в общую информационную сеть. Как правило, администратор присваивает машине свободные IP-адреса. Однако индивидуальная настройка каждого конечного устройства Ethernet трудоемка и сопряжена с ошибками. Порой даже требуется изменить программы управления, что противоречит общему стремлению организовать экономичное серийное производство и применять проверенные типовые модули. Если несколько одинаковых машин, которым предстоит вместе работать в одной сети, будут поставляться единственному клиенту, то это повлечет за собой недопустимо высокие накладные расходы на их конфигурацию.

Элегантное решение этой проблемы предлагает технология преобразования сетевых адресов 1:1 (1:1-NAT), при использовании которой адресные области внутри машины остаются постоянными, а для вышестоящей сети автоматизации они отображаются на желаемую область IP-адресов. Такой результат становится возможным благодаря компонентам инфраструктуры с поддержкой функции 1:1-NAT. Это позволяет в рамках одной сети эксплуатировать несколько систем, занимающих идентичную область IP-адресов, и устраняет необходимость трудоемкой индивидуальной настройки серийных машин. Настройка параметров потребуется лишь для инфраструктурных компонентов третьего уровня. Наиболее выгодное решение — устройства, в которых функция 1:1-NAT порта для каскадирования (Uplink Port) сочетается с функциональностью коммутатора (см. врезку «Коммутаторы NAT серии Factory Line»).

Уве Нольте

Источник: www.osp.ru