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.

Новое поколение сетевых шлюзов Anybus


Сетевые шлюзы серии Anybus были названы «Продуктом года» по версии нескольких авторитетных источников. Автор статьи рассказывает об особенностях их применения и основных тенденциях развития серии Anybus за последние годы.

ООО «АКОМ», г. Челябинск

Akom.jpg


Прошло уже более двадцати лет с тех пор, как появилась торговая марка Anybus, и почти десять лет, как под этой маркой стали выпускаться сетевые шлюзы для различных промышленных сетей. За это время в мире технологий многое изменилось: в большинстве компьютеров уже не найдешь СОМ-порт с интерфейсом RS-232, USB-порт в телефонах уже никого не удивляет, а Ethernet прописался даже в холодильниках. Развиваются и шлюзы Anybus – о новинках и тенденциях развития этой серии и пойдет речь в статье.

Напомним читателям, что более подробную информацию можно найти в статьях [1] и [2], уже опубликованных в журнале.
Anybus – это торговая марка шведской компании HMS Industrial Networks, которая специализируется исключительно на разработке и производстве компонентов и устройств для работы с различными промышленными сетями.

Под термином «промышленная сеть» здесь подразумеваются все промышленные цифровые сети последовательной передачи данных типа Fieldbus и Industrial Ethernet (такие, как Profibus, Profinet, Modbus, Modbus-TCP, CANopen, ControlNet, LONWorks и пр.). 

pic1.jpg

Рис. 1. Пример нового шлюза, соответствующего последним техническим стандартам

HMS Industrial Networks была одним из первых разработчиков аппаратных интерфейсных средств для всех типов систем класса Fieldbus. Сегодня она абсолютный мировой лидер в области промышленных сетевых технологий. HMS была основана в 1988 году Николасом Хассбьером (HMS расшифровывается как Hassbjer MicroSystems) и изначально задумывалась как студенческий проект. В том же году компанией была создана собственная оптоволоконная сетевая система. В 1994 году HMS создает Anybus – семейство взаимозаменяемых Fieldbus-интерфейсов и продает их фирме Hitachi. Через год данная разработка была отмечена как «best component» на выставке «Scanautomatic Fair».
Рассмотрим шлюзы различных серий поподробнее.

pic2.jpg
Рис. 2. Anybus X-Gateway в новом корпусе

Anybus-Communicator: шлюзы этой серии предназначены для подключения к промышленным сетям различных устройств с интерфейсами RS-232, RS-422 или RS-485:
по протоколу Modbus RTU;
по протоколу DF1;
по другим протоколам, в том числе нестандартным, например на основе ASCII кодировки.

Anybus X-Gateway: шлюзы предназначены для обеспечения обмена данными между устройствами, работающими в стандартных промышленных сетях различного типа (для объединения сетей различного типа):
в серии более 200 различных моделей – обеспечиваются практически любые комбинации всех основных промышленных сетей;
шлюзы Anybus-X могут быть как ведущими (сетеобразующими) устройствами Master/Scanner, так и ведомыми Slave/Adapter.

pic3.jpg

Рис. 3. Пример подключения различных устройств



Новый форм-фактор

Все новые шлюзы, имеющие в качестве основного интерфейс на основе Ethernet, будут выпускаться в новом форм-факторе (рис. 1). Это компактный пластиковый корпус, с возможностью крепления как на DIN-рейку (Е), так и на стену (при помощи дополнительного крепежного элемента). Как и ранее, на передней панели имеются светодиодные индикаторы статуса (D) и отсоединяемый разъем подключения питания «под отвертку» (А). 

Отличительные особенности:
для подключения к ПК теперь используется USB-порт (С), защищенный крышкой от попадания пыли;
основным интерфейсом для конфигурирования шлюза стал Ethernet: шлюз можно настраивать даже удаленно через его web-интерфейс с помощью стандартного интернет-браузера;
интерфейсы на основе Ethernet имеют встроенный switch (F), т.е. к шлюзу можно сразу подключать последующие устройства в сети;
встроенный веб-сервер с поддержкой SSI (скриптов), E-mail клиент и FTP-сервер;
конфигурация шлюза и пользовательские данные с описанием проекта хранятся на сменной SD-карте памяти (В); это обеспечивает быстрый ввод в эксплуатацию нового шлюза – его можно не настраивать, достаточно только заменить SD-карту;
быстрая перезагрузка;
рабочий диапазон температур шлюзов –25 … +70C;
три года гарантии.

pic4.jpg

Рис. 4. Шлюзы Anybus X-Gateway

Новый интерфейс: Ethernet Modbus-TCP Master/Client
Новые шлюзы Anybus X-Gateway теперь имеют интерфейс Ethernet Modbus-TCP Master/Client и выполнены в новом вышеописанном форм-факторе (рис. 2). Шлюзы позволяют подключать разнообразные устройства (частотные приводы, терминалы, контроллеры и пр.) с интерфейсом Modbus-TCP Slave/Server к промышленным сетям другого типа, например Profibus (рис. 3).

Для настройки шлюза не требуется использование дополнительного ПО: достаточно подключить шлюз к локальной сети Ethernet и на любом компьютере из этой сети набрать в адресной строке стандартного web-браузера IP-адрес шлюза. Вы попадете на конфигурационную страницу, где вам будет предложено сделать несколько простейших действий по настройке. Никакого программирования – достаточно пяти минут, чтобы привести шлюз в рабочее состояние. Встроенный switch позволяет автоматически создать следующий подсегмент сети. В рабочем режиме шлюз может собирать статистику на уровне отдельных транзакций о работе подключенных устройств Modbus-TCP Slave/Server и обеспечивать доступ к этой информации со стороны другой сети. Также имеется возможность использования режима «прозрачного» обмена данными I/O между сетями – мощный процессор шлюза обеспечивает высокую производительность (максимальное время задержки не более 5 мс).


Новый интерфейс: CANopen Master

Линейка шлюзов Anybus X-Gateway обеспечивает теперь поддержку и интерфейса CANopen Master, т.е. эти шлюзы могут выступать в качестве сетеобразующего устройства и работать с устройствами CANopen Slave. Особенностью шлюзов Anybus X-Gateway с интерфейсом CANopen Master является то, что они имеют корпус, который ранее имели только шлюзы серии Anybus-Communicator (рис. 4). Для быстрого визуального различения было принято, что шлюзы Anybus-Communicator будут всегда иметь корпус синего цвета, а новые шлюзы Anybus X-Gateway CANopen Master – корпус черного цвета.

Следует отметить, что интерфейс CANopen данных шлюзов может работать не только в режиме Master, но и как Slave, что делает их более универсальными в применении. Они подключаются к ПК для конфигурирования через порт USB, для настройки используется утилита CANopen Configuration Manager. 

Спецификация CANopen поддерживается шлюзами в полном объеме:
PDO (Process Data Objects) – обмен данными в режиме реального времени;
CMT (Configuration Manager) – конфигурирование устройств CANopen Slave;
SDO (Service Data Objects) – передача больших объемов данных, передача данных по запросу;
NMT (Network Management) – управление сетью, контроль работы устройств сети;
Node Guarding/Life Guarding/Heartbeat/EMCY – обнаружение ошибок работы сети и отдельных устройств;
SYNC (Synchronization Object) – синхронизация обмена данными в режиме PDO;
LSS (Layer Setting Services) – автонастройка на работу с устройствами в сети.


Anybus Communicator CAN

Общая концепция этой разработки схожа с обычными шлюзами Anybus Communicator. Различие в том, что «классические» шлюзы Anybus-Com могут быть настроены на работу в подсети по интерфейсам RS-232, RS-422 или RS-485, а новые шлюзы Anybus-Com CAN соответственно могут быть настроены на работу с устройствами, которые используют нестандартные (proprietary) протоколы на основе CAN-интерфейса. В качестве примера можно привести ЧРП компании SEW Eurodrive, использующие свой протокол MOVILINK на основе CAN-интерфейса. При помощи шлюза Anybus-Com CAN данные частотные привода можно без проблем подключить к любым промышленным сетям – скажем, к ПЛК Siemens по сети Profibus или к ПЛК Rockwell CompactLogix по сети EtherNet/IP.

pic5.jpg

Рис. 5. Пример использования шлюза Anybus Communicator Ethernet TCP/IP

Внешне шлюзы выглядят точно так же, как и вся серия Anybus Communicator, т.е. имеют стандартный пластиковый корпус синего цвета, но у них для конфигурирования уже используется порт USB и утилита для настройки работы по CAN-протоколу тоже другая. Те, кто уже работал со шлюзами Anybus Communicator, смогут отметить, что общий принцип конфигурационного ПО остался прежним – удобный графический интерфейс, система подсказок и встроенные диагностические утилиты.


Anybus Communicator Ethernet TCP/IP

Нетрудно догадаться по аналогии с предыдущим описанием, что данные шлюзы могут настраиваться на работу с устройствами, которые используют нестандартные (proprietary) протоколы на основе «обычного» Ethernet TCP/IP. То есть шлюз может быть настроен на обработку пользовательских данных, вставленных внутрь стандартного фрейма Ethernet TCP/IP. В частности, шлюз позволит подключить ПК по локальной сети (через его стандартную сетевую карту) к выбранной промышленной сети. Один из примеров использования шлюза показан на рис. 5. Настройка осуществляется с помощью прилагаемой утилиты, сходной по принципам работы с «классической» утилитой ABC Config Tool или с конфигуратором CAN.

Как и все новые шлюзы с интерфейсом Ethernet, данная серия выполнена в новом форм-факторе (рис. 1) и имеет встроенный Ethernet-switch для упрощения процедуры интеграции в сеть. 

pic6.jpg

Рис. 6. Модуль 1 SI CANopen Master



Модуль 1 SI CANopen

Немного отступая от темы шлюзов, представляем вашему вниманию интерфейсный модуль Anybus 1 SI CANopen (рис. 6), специально разработанный по заказу компании Siemens для системы распределенного ввода/вывода SIMATIC ET200S.
 
Модуль CANopen может работать и как Master, и как Slave, в полном объеме соответствуя спецификации стандарта CANopen (CANopen DS301 rev. 4.2 & DSP302 Part 1-5).

Ключевые особенности:
полная совместимость с системой SIMATIC ET200S, что подтверждает Siemens;
настройка производится с помощью стандартного пакета Step7: обеспечивается импорт в каталог устройств, прилагаются функциональные блоки для программирования ПЛК;
возможность «горячей» замены модуля без выключения питания и остановки системы;
функциональность CANopen Master/Slave; в режиме Master в сети можно создать до 126 CANopen Slave узлов;
поддержка стандарта CAN 2.0A – «прозрачная» передача данных от устройств, использующих другие протоколы на основе CAN интерфейса.

pic7.jpg

Рис. 7. Пример использования сетевого моста Anybus Wireless Bridge



Anybus Wireless Bridge

Данный сетевой мост (рис. 7) обеспечивает беспроводную передачу данных с использованием технологий Bluetooth и WLAN на дистанциях до 400 метров. Anybus Wireless поддерживает работу с большинством типов сетей, основанных на интерфейсе Ethernet (Profinet, EtherNet/IP, Modbus TCP и др.). Пример использования беспроводной технологии в режиме «замена кабеля» изображен на рис. 7.
Ключевые особенности:
работает в режиме «точка-точка» – замена Ethernet-кабеля;
работает в составе беспроводных сетей;
поддержка Bluetooth v.2 (профайлы GAP, PAN, PANU);
поддержка WLAN IEEE802.11b/g (2,4 и 5,0 ГГц);
встроенная антенна, использование уникальной технологии для уменьшения влияния сигнала на другие устройства;
простая инсталляция, настройка через web-интерфейс или SNMP-протокол;
возможность создания дублированных беспроводных сетей;
несколько алгоритмов шифрования данных;
пылевлагозащита класса IP65;
рабочий диапазон температур –30…+65С.


Заключение

Сегодня HMS – это солидная компания, имеющая офисы в США, Германии, Великобритании и Японии и торговые представительства в 48 странах.

Взаимозаменяемые интерфейсные модули семейства Anybus, платы и шлюзы обеспечивают решения для работы с практически любыми типами промышленных сетей Fieldbus и Industrial. Безусловный успех обусловлен тем, что компания обеспечила своей продукции высочайшее качество, гибкость применения и надежность. Технологии Anybus запатентованы в США и большинстве стран Западной Европы.


Литература

1. Молчанов А.Ю. Сети разные нужны... // «ИСУП». 2010 г. № 2.
2. Молчанов А.Ю. Обзор оборудования Anybus // «ИСУП», 2010 г. № 5.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 3(33)_2011


А.Ю. Молчанов, Генеральный директор,
ООО «АКОМ», г. Челябинск, 
тел.: (351) 218-7335,
e-mail: acom@industrialnets.ru