Nowoczesne sieci przemysłowe – jakie komponenty zoptymalizują ich działanie?
Sieci przemysłowe stoją obecnie przed dużym wyzwaniem, jakim jest zapewnienie niczym niezakłóconej wymiany danych. Dotyczy to w szczególności informacji wysyłanych z poziomu obiektowego do aplikacji biurowych przy wykorzystaniu sieci Ethernet. Jest to o tyle trudne, że sieci te nieustannie się rozrastają. Tylko niezawodna komunikacja pozwala na uniknięcie nieporozumień i sprawną pracę całej sieci. Do tego jednak niezbędne są łatwe w obsłudze komponenty, gwarantujące pełne bezpieczeństwo.
Rozbudowane sieci przemysłowe w przedsiębiorstwach
Nieustanny rozwój technologii nie pozostaje bez wpływu na sieć Ethernet – zyskuje ona coraz więcej nowych komponentów, co daje więcej możliwości komunikacji. Wiąże się z tym jednak również pewne ryzyko. Sieci przemysłowe są przez to bardziej narażone na niepożądany ruch informacji, będący skutkiem podłączania nieautoryzowanych urządzeń albo przypadkowo ustawionych pętli. Takie zagrożenia mogą mieć wpływ na ciągłość procesów produkcyjnych. W związku z tym firma może potrzebować odpowiednich protokołów, np. EtherNet/IP™ lub PROFINET. By z nich korzystać niezbędne są jednak właściwe urządzenia, które to umożliwiają, takie jak np. komponenty firmy Phoenix Contact. Dzięki nim powstaje uregulowany system komunikacji, który pozwala na swobodną wymianę danych.
Więcej na temat nowoczesnych sieci przemysłowych i ich elementów można przeczytać na stronie www.phoenixcontact.pl
Nowe trendy technologiczne a budowa sieci przemysłowych
Nie bez znaczenia dla komunikacji w sieciach maszynowych są też trendy w IT. Coraz więcej firm korzysta z rozwiązań chmurowych i inteligentnych urządzeń, a także ze zdalnej konserwacji komponentów. Dlatego rozbudowane sieci przemysłowe muszą być tworzone w taki sposób, by pozwalały na późniejsze uzupełnienia dodatkowymi elementami. Powinny też być łatwe w obsłudze. To wszystko sprawia, że poza przełącznikami, których zadaniem jest łączenie komponentów i sterowanie transmisją danych, konieczne okazuje się sięganie po zupełnie nowe rodzaje urządzeń, takich jak np. moduły bezprzewodowe. Ich zadaniem jest łączenie systemów transportowych albo mobilnych urządzeń końcowych z siecią automatyki.
Moduły bezprzewodowe we współczesnych sieciach przemysłowych
To właśnie potrzeba integracji urządzeń mobilnych i systemów transportu autonomicznego z siecią zadecydowała o konieczności stosowania rozwiązań pozwalających na bezprzewodową transmisję danych. Do tego często wykorzystywana jest sieć WLAN – punkt dostępowy, który wysyła sygnał tej sieci, jest często montowany w szafie sterowniczej. Ponadto minimum dwie anteny instalowane są na maszynie.
Jakie komponenty będą przydatne, gdy trzeba zapewnić bezprzewodową wymianę danych? Firma Phoenix Contact proponuje rozwiązania z rodziny produktów FL WLAN 1100, dzięki którym możliwy jest pełny odbiór sygnału WLAN w maszynach i systemach.
Kompaktowy moduł bezprzewodowy / punkt dostępowy FL WLAN 1100 może służyć do integracji urządzeń mobilnych w sieci.
Moduł bezprzewodowy działa jednocześnie jako punkt dostępowy i antena. Co ważne, można go bez trudu zamontować bezpośrednio na szafie sterowniczej, maszynie albo pojeździe. Komunikacja jest możliwa m.in. dzięki dwóm antenom zintegrowanym w punkcie dostępowym, które potrafią obsłużyć najczęściej spotykane standardy WLAN (czyli IEC 802.11a/b/g/n) oraz częstotliwości (czyli 2,4 GHz i 5 GHz). Obsługują one również technologię anten MIMO – wielokrotne wejście, wielokrotne wyjście.
Bezpieczeństwo jako jeden z priorytetów
Przy dobieraniu komponentów do sieci przemysłowej nie należy zapomnieć o kwestii ochrony transferu danych. Sieci przemysłowe powinny być wyposażone w komponenty bezpieczeństwa, które pozwalają na bezpieczną integrację maszyn z siecią produkcyjną i szyfrowany zdalny dostęp do urządzeń. Czym się kierować wybierając takie elementy? Najlepiej, żeby pochodziły one od jednego producenta. Dzięki temu do wszystkich komponentów można będzie zastosować taką samą filozofię sterowania, co sprawi, że pracownikom łatwiej będzie nauczyć się ich obsługi. Dodatkową zaletą tego rozwiązania są niższe ceny, które można wynegocjować decydując się na kilka komponentów jednej firmy.
Bogata oferta produktów Phoenix Contact obejmuje wszystkie komponenty potrzebne do utworzenia sieci maszynowej.
Pełną gamę produktów gwarantujących bezpieczeństwo oferuje rodzina FL Switch 2000 , FL WLAN 1100 , FL mGuard i TC Cloud Client od Phoenix Contact.
Bezpieczne powinno być też korzystanie z rozwiązań umożliwiających zdalny dostęp. Szyfrowana komunikacja jest niezbędna przy podłączaniu urządzeń do sieci produkcyjnej, integracji z usługami chmurowymi, a także zdalnej konserwacji, jaką oferują producenci sprzętów.
Usługa mGuard Secure Cloud umożliwia bezpieczną zdalną konserwację maszyn i systemów.
Tę ostatnią usługę umożliwiają np. moduły z rodziny produktów TC Cloud Client i FL mGuard – dzięki nim serwis może zdalnie połączyć się z maszynami i systemami. Wystarczy tylko mieć dostęp do sieci internetowej, a połączenie to może być udostępniane poprzez sieć operatora albo sieć komórkową 4G LTE.
Zdalna konserwacja sieci maszynowych za pomocą inteligentnych urządzeń
Za ochronę danych odpowiada mGuard Secure Cloud – rozwiązanie, które pozwala na skonfigurowanie skalowalnej infrastruktury VPN z szyfrowaniem przy wykorzystaniu protokołu bezpieczeństwa IPsec. W rezultacie transfer danych jest bezpieczny, a przesyłane informacje są poufne, autentyczne i integralne. Poza tym komponenty FL mGuard są też wyposażone w rozbudowane funkcje zapory. To wzmacnia ochronę sieci komputerów przed nieautoryzowanym dostępem.
Inteligentne switche – prosta obsługa urządzeń niezarządzalnych i nie tylko
Niegdyś standardem było stosowanie switchy niezarządzalnych, by pełniły funkcję interfejsu pomiędzy uczestnikami sieci. O tym wyborze decydowała przede wszystkim ich niewielka cena, a także łatwy rozruch. Obecnie to rozwiązanie przestaje już jednak być praktyczne, ponieważ sieci przemysłowe są coraz obszerniejsze, a ich użytkowników nieustannie przybywa. Te switche nie są wyposażone w mechanizmy diagnostyki sieci, ani w mechanizmy pozwalające na zmniejszanie obciążenia danymi, dlatego ich funkcjonalność jest niewystarczająca. To sprawia, że można z nich korzystać jedynie w niewielkim zakresie.
Jako zamiennik, lepiej odpowiadający na potrzeby współczesnego przedsiębiorstwa, można wykorzystać inteligentne switche. Z jednej strony pozwalają one na obsługę niezarządzalnych urządzeń, a z drugiej oferują wiele funkcji, charakterystycznych dla switchy zarządzalnych. Poza tym, produkty z rodziny FL Switch 2000 firmy Phoenix Contact obsługują również mechanizmy redundancji do tłumienia pętli, a nawet podstawowe funkcje standardów transmisji EtherNet/IP™ oraz PROFINET. W praktyce oznacza to, że urządzenie może działać jako switch niezarządzalny, a w tym samym czasie wszystkie funkcje zarządzania służące do stabilizacji sieci, mogą działać w tle. Warto zaznaczyć, że w modelach FL Switch 2100 istnieje także możliwość konfiguracji sieci maszynowej do komunikacji gigabitowej.
Wielofunkcyjność vs szybka konfiguracja
Konfiguracja złożonych komponentów może czasem zabierać wiele cennego czasu. By skrócić ten proces i jednocześnie zaoszczędzić na kosztach, jakie trzeba by w związku w tym ponieść, bywa, że stosowane są switche niezarządzalne z funkcją plug-and-play. Chociaż mają mniej funkcji, nie wymagają żadnej konfiguracji. Muszą tylko zostać podłączone do źródła zasilania oraz sieci. Nie jest to jednak rozwiązanie idealne, ponieważ nie pozwala ono korzystać w pełni z sieci poddającej się diagnostyce. Na szczęście, nawet korzystając z komponentów umożliwiających zarządzanie siecią, można znacznie zredukować czas potrzebny do ich konfiguracji. Pozwalają na to rozwiązania Phoenix Contact z rodziny produktów 20000 i TC Cloud, które można bez trudu skonfigurować, ponieważ poza standardowymi opcjami (jak np. zarządzanie online w przeglądarce albo SNMP) obsługują karty SD. To oznacza, że wszystkie utworzone wcześniej konfiguracje można wielokrotnie replikować, kiedy tylko okaże się to niezbędne, np. przy zamianie na urządzenie zastępcze. Ponadto moduły bezprzewodowe, które można znaleźć w rodzinach produktów FL WLAN 1100 i FL Switch 2000, mają też funkcję konfiguracji przy pomocy interfejsu wiersza poleceń, czyli CLI.
Zarządzane rozbudowaną siecią łatwiejsze niż kiedykolwiek
Rozbudowa sieci automatyzacji niesie ze sobą wiele zalet, ale też i trudności, jakie wiążą się z zarządzaniem nią. Tym bardziej, że pochłania to coraz więcej czasu i pieniędzy. Jak sobie z tym poradzić? Kluczem jest zastosowanie specjalnego oprogramowania, takiego jak FL Network Manager, udostępnianego przez firmę Phoenix Contact. To narzędzie pozwala przede wszystkim na zarządzanie switchami, ale jest też wyposażone w elementy WLAN, a także systemy zabezpieczeń.
FL Network Manager umożliwia również optymalizację procesu konfiguracji, pozwalając na jednoczesną aktualizację wszystkich składników, z jakich składają się sieci przemysłowe. Poza tym, można to urządzenie łatwo skonfigurować przez internet, a potem zapisać pliki konfiguracyjne na lokalnym dysku i replikować, gdy okaże się to konieczne (np. przy wymianie na nowe urządzenie). To oprogramowanie oferuje także zintegrowane funkcje serwera BootP/DHCP i TFTP, co sprawia, że za pomocą jednego narzędzia można skonfigurować wszystkie niezbędne parametry. To znacznie ułatwia proces konfiguracji, skraca jego czas i pozwala obniżyć związane z tym koszty.
Mgr inż. Jan Aulenberg, Menadżer Produktu ds. Technologii sieciowych, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont
Mgr inż. Kamil Wachowicz, Manager Produktu w obszarze Automatyki, Phoenix Contact Sp. Z o.o., Wrocław
źródło: Phoenix Contact