SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Промышленный Ethernet

В статье рассматриваются новые разработки компании MOXA для построения промышленных сетей различной сложности, приведены технические и эксплуатационные характеристики описываемого оборудования.

Компания IPC2U, г. Москва

ipc2u.gif


В настоящее время в России сохраняется тенденция перехода промышленных сетей на динамично развивающуюся единую основу – технологию Ethernet, основными преимуществами которой остаются доступность и относительная дешевизна. Сам термин «Ethernet» объединяет в себе большую группу стандартов, основанных на множественном доступе к среде передачи данных с контролем несущей и обнаружением коллизий и построенных по логической топологии с общей шиной. В эту группу входят классический Ethernet со скоростью передачи данных 10 Мбит/с, Fast Ethernet (100 Мбит/с) и Gigabit Ethernet (1 Гбит/c). Совсем недавно, в 2006 году, появился 10 Gigabit Ethernet, который увеличил пропускную способность канала до 10 Гбит/с. С появлением последних версий технологии Ethernet появилась возможность использовать в качестве передающей среды не только коаксиальный кабель и витую пару, но и оптоволоконный кабель. 

Отличительными особенностями промышленных сетей от сетей офисных являются их повышенные требования к отказоустойчивости. Так потеря соединения на производствах может послужить причиной огромных убытков и возникновения опасности для жизни людей. Очевидно, что использование обычного офисного сетевого оборудования на промышленных объектах недопустимо. Поэтому для решения задач, требующих высокого быстродействия, масштабируемости, надежности, гибкости конфигурации и настроек, возможности работы в жестких условиях окружающей среды и в реальном времени, применяют специализированное коммуникационное оборудование. В данной статье мы рассмотрим примеры такого оборудования на основе промышленных коммутаторов компании MOXA. 

Все коммутаторы можно разделить на управляемые и неуправляемые. Первые отличаются от вторых более богатым набором сервисных функций и протоколов. Управление коммутацией осуществляется посредством протоколов SNMP (Simple Network Management Protocol), RMON (Remote Monitoring) и Web-интерфейса. SNMP позволяет администрировать сеть удаленно и получать необходимую информацию из базы данных устройства (MIB). Используя протокол RMON, который является расширением SNMP, можно следить за трафиком сети и выявлять наиболее загруженные участки. 

Кроме того, в управляемых коммутаторах существует поддержка протокола групповой маршрутизации (IGMP), благодаря которому все члены сети могут просматривать группы этой сети. Разграничение доступа пользователей, входящих в разные группы, осуществляется путем создания виртуальных сетей (VLAN). Таким образом, доступ к данным, хранящимся и передаваемым в одной сети, будет предоставлен пользователю другой только при соответствующей авторизации. Так происходит деление сети на локальные участки. Своевременность доставки наиболее критичных данных обеспечивается заданием уровней качества обслуживания (QoS) для каждого порта коммутатора. Пакеты с наивысшим приоритетом будут доставляться сетью в первую очередь, в то время как менее важные данные будут ожидать своей очереди в буфере.

К таким управляемым коммутаторам можно отнести коммутаторы MOXA серии EDS-500A, которые бывают 5, 8, 16, 10 и 18-портовыми. Последние две модели, помимо портов 100 Мбит/с, имеют соответственно еще 3 и 2 гигабитных порта. Кроме того, MOXA предлагает коммутаторы серии EDS-G509, которые имеют на своем борту только гигабитные порты. Это позволяет на их основе строить высокоскоростные промышленные сети с широкой пропускной способностью.

pic1.jpg

Рис. Управляемый коммутатор MOXA EDS-G509

Другая технология, которую также поддерживают коммутаторы MOXA, называется «питание поверх Ethernet» (Power over Ethernet, PoE). Данный стандарт позволяет передавать удаленному устройству вместе с данными электрическую энергию через стандартную витую пару в сети Ethernet. Технология использует фантомное питание для передачи электропитания, то есть одновременная передача постоянного тока и информационных сигналов по одним проводам питания. Это позволяет дополнительно зарезервировать питающую сеть. Так, коммутатор серии EDS-P510A имеет на своем борту 4 порта PoE. 

Коммутаторы серии EDS-500 выпускаются в едином корпусе, что накладывает ограничения на подбор портов ввода/вывода. Если инженеру необходимо подобрать под свою задачу конкретную комбинацию различных портов, то для таких случаев компания MOXA предлагает использовать коммутаторы серии EDS-608 с отдельными модулями портов ввода/вывода. Благодаря этим модульным коммутаторам инженер может скомбинировать необходимое число 100 Мбит/с и гигабитных портов Ethernet совместно с одномодовыми и многомодовыми оптоволоконными портами.

Все коммутаторы EDS-серии имеют защищенный металлический корпус (IP30) и предназначены для монтажа на DIN-рейку. Другие серии коммутаторов, предназначенные для монтажа в 19-дюймовую стойку, серии IKS-6726 и PT-7000, которые имеют возможность подключения до 28 портов, в том числе гигабитных и PoE-портов. 

Коммутаторы PT-7000 относятся к так называемой серии PowerTrans и разрабатываются специально для применения в энергетике и транспорте и могут обеспечить надежную работу сети в тяжелых условиях. Существуют два основных международных стандарта для систем связи на подстанциях. Это IEC 61850 и IEEE 1613. Устройства, соответствующие стандарту IEC 61850, должны без задержек и потерь данных выполнять свои функции под влиянием различных электромагнитных воздействий. Стандарт IEEE 1613 также описывает требования к защите устройств от электромагнитных помех. Соответствие обоим стандартам гарантирует беспроблемную работу на объектах электроэнергетики. В области транспорта есть два весомых стандарта: NEMA TS – для систем управления движением и EN50121-4 – для телекоммуникационной аппаратуры, устанавливаемой вдоль ж/д полотна или на станциях. Поддержку всех этих стандартов и осуществляют коммутаторы серии PowerTrans PT-7000. 

pic3.jpg

Рис. Управляемый коммутатор MOXA PT-7728 серии Power Trans

Сейчас многие производители сетевого оборудования стараются выпускать коммутируемые устройства с поддержкой 6-й версии протокола IP (IPv6), которая призвана решить проблемы, с которыми столкнулась предыдущая версия (IPv4) при ее использовании в Интернете, за счет использования длины адреса 128 бит вместо 32. В настоящее время протокол IPv6 уже используется в нескольких сотнях сетей по всему миру (более 1600 сетей на март 2009 г.), но пока еще не получил столь широкого распространения в Интернете, как IPv4. По прогнозам, после того как адресное пространство в IPv4 закончится (предположительно 2011–2012 гг.), произойдет ситуация, когда два стека протоколов – IPv6 и IPv4 – будут использоваться параллельно (dual stack), с постепенным увеличением доли трафика IPv6 по сравнению с IPv4. Такая ситуация станет возможной из-за наличия огромного количества устройств, в том числе устаревших, не поддерживающих IPv6 и требующих специального преобразования для работы с устройствами, использующими только IPv6. Поэтому компания MOXA смотрит на шаг вперед и уже сейчас выпускает все свои управляемые коммутаторы с поддержкой протокола IPv6. 

Одной из последних новинок компании MOXA является серия коммутаторов ToughNet, что в переводе с английского можно перевести, как сверхпрочные. Их отличительной особенностью являются прочный корпус (IP54) и защищенные разъемы стандарта M12. Широкий выбор диапазона входного напряжения позволяет использовать эти коммутаторы для решения разного рода задач. Кроме того, они удовлетворяют нормам сертифицированных стандартов для применения в железнодорожной промышленности и транспорте. 

pic2.jpg

Рис. Управляемый коммутатор MOXA TN-5516 серии ToughNet

Необходимо отметить, что компания MOXA при производстве своего оборудования во главу угла ставит такие параметры, как надежность и долгий жизненный цикл. На программном уровне надежность работы сети обеспечивается прежде всего резервированием. В целях уменьшения времени восстановления сети до значений, сопоставимых с процессами промышленной автоматизации, компания MOXA разработала собственную технологию резервирования TurboRing, в основе которой лежит кольцевая топология. Технология TurboRing восстанавливает сеть менее чем за 20 миллисекунд. Этот показатель был проверен инженерами компании на стенде из 250 коммутаторов, объединенных в сеть при полной загрузке. На практике восстановление сети занимает еще меньшее время.

Компания MOXA – один из немногих поставщиков промышленного коммуникационного оборудования, которая дает на свою продукцию 5 лет гарантии. Помимо того, коммутаторы MOXA можно заказать на расширенный диапазон рабочих температур от –40 до +85 °С, что особенно актуально для применения оборудования на территории РФ. 

Официальным дистрибьютором MOXA в России является компания IPC2U, которая предоставляет весь комплекс услуг потребителям этой продукции на территории России и стран СНГ, осуществляя поставки, весь комплекс предпродажного обслуживания, техническую поддержку заказчикам, а также гарантийный и пост-гарантийный ремонт оборудования.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 4(24)_2009

Д.А. Корнилович, продакт-менеджер,
компания IPC2U, г. Москва,
тел.: (495) 232-02-07, 
е-mail: kornilovichda@ipc2u.ru