Dobór switcha w pięciu krokach. Centralizacja danych w przemysłowej sieci Ethernet
Warstwa komunikacji zawsze miała szczególne znaczenie w systemach automatyki. Nawet najlepsze sterowniki PLC, układy I/O czy systemy nadrzędne wymagają nieprzerwanej pracy systemów transmisji danych, aby zapewnić ciągłość procesów. Element niezawodności jest więc kluczowym parametrem w przypadku doboru urządzeń odpowiedzialnych za przesył danych.
Realizacja założeń Przemysłu 4.0 wymaga przetwarzania większej niż do tej pory ilości danych oraz utrzymania wysokiego poziomu bezpieczeństwa dla wszystkich urządzeń. W artykule przedstawiono pięć głównych kwestii wartych uwzględnienia przy wyborze switcha, którego zadaniem będzie połączenie kilku systemów w centralnym punkcie.
Zapewnij wydajną obsługę dużej ilości danych
Switche pracujące w centralnych punktach sieci – poza szybkim procesorem i pojemną pamięcią – powinny być wyposażone w odpowiednią liczbę portów komunikacyjnych. Przydatne będzie w tym przypadku co najmniej kilkanaście gigabitowych portów miedzianych oraz kilkanaście gigabitowych portów światłowodowych. Najlepiej, by te ostatnie obsługiwały standard combo RJ45/SFP, co pozwoli na elastyczny dobór medium odpowiedniego do wymogów aplikacji. Poza konstrukcją i podzespołami istotne są również funkcje usprawniające przetwarzanie danych, takie jak: technologia przełączania (Store and Forward), systemy priorytetów (Quality of Service), logiczna separacja sieci (VLAN), zarządzanie pasmem dla przesyłanych i odbieranych danych (Rate Control).
Zadbaj o dostępność systemu
Zapewnienie redundancji sprzętowej jest szczególnie istotne w miejscach łączących większe fragmenty sieci. Odpowiednio zaprojektowany system powinien chronić przed awarią dowolnego switcha, połączenia kablowego lub zasilania. Najczęściej spotykane są dwa rozwiązania. Jeśli switch łączy urządzenia pracujące w obrębie jednej podsieci, najlepiej zastosować strukturę pierścienia (RING) zamiast gwiazdy, co pozwoli na inteligentne i bardzo szybkie sterowanie trasą przesyłania danych w sytuacji, gdy dojdzie do awarii. Punkt centralny może być również łącznikiem różnych podsieci fizycznych lub wirtualnych (VLAN). W takim przypadku zamiast struktury pierścienia można zastosować strukturę gwiazdy oraz znormalizowany mechanizm VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol). W momencie wystąpienia awarii połączenia z domyślną bramą (switch routujący lub router) mechanizm aktywuje połączenie awaryjne z bramą rezerwową. Przełączenie odbywa się automatycznie, gwarantując ciągłą pracę urządzeń pracujących w sieci. Należy pamiętać również o zapewnieniu rezerwacji dla zasilania, dlatego switch powinien umożliwiać użycie dwóch niezależnych źródeł zasilania.
Zarządzaj centralnie, automatycznie wykrywaj i naprawiaj usterki
Konfiguracja większości switchy przemysłowych dostępnych na rynku może odbywać się z poziomu przeglądarki internetowej lub konsoli oraz przez protokół SNMP. W tym zakresie panuje standaryzacja, a interfejsy często są do siebie podobne. Warto zwrócić uwagę na dostępne zabezpieczenia: HTTPS dla przeglądarki internetowej i SSH dla dostępu terminalowego. Istotne różnice pojawiają się natomiast w zakresie zarządzania siecią. Najbardziej efektywnym sposobem jest wykorzystanie dedykowanego oprogramowania, które umożliwi automatyczne wykrycie wszystkich urządzeń pracujących w sieci wraz z połączeniami.
Informacje te prezentowane są w formie graficznej lub tabelarycznej, przy czym szczególnie wersja graficzna ułatwia zarządzanie i przyspiesza diagnostykę. Wszelkie nieprawidłowości pracy sieci zgłaszane są automatycznie przez mechanizm alarmów zdarzeniowych. Administrator może być informowany o awariach urządzeń i połączeń, problemach z zasilaniem, użyciem błędnego hasła podczas logowania czy restartem. Informacje diagnostyczne powinny być również udostępniane w systemach nadrzędnych HMI/SCADA, np. w oparciu o protokół Modbus TCP lub EtherNet/IP, aby skracać czas wykrywania i obsługi usterek oraz przestoju instalacji.
Wydajna wymiana danych między warstwą aplikacyjną i warstwą sterowania
Zabezpiecz przed cyberatakami
W erze Przemysłu 4.0 aspekt cyberbezpieczeństwa przemysłowego stał się szczególnie istotny. Liczne przykłady ataków za granicą motywują do rozważnego przemyślenia również tego aspektu. Istnieją pewne standardy, takie jak ograniczanie dostępu do portów czy kontrola adresów MAC i IP. Warto jednak stosować nowsze mechanizmy chroniące przed próbami nieuprawnionego dodania zewnętrznych urządzeń do sieci (klient lub server DHCP), przechwycenia adresu IP jednego z urządzeń pracujących w sieci lub zawieszenia/spowolnienia sieci albo jej fragmentu w efekcie zmasowanej dystrybucji komunikatów serwisowych. Dodatkowym elementem wpływającym na poprawę bezpieczeństwa sieci jest stosowanie w celu uwierzytelnienia użytkowników zdalnego serwera, którego zadaniem jest odpowiednie sterowanie dostępem do sieci.
Dobierz urządzenie do warunków przemysłowych
Aplikacje przemysłowe wymagają od urządzeń sieciowych specjalnej budowy, która zapewni ich długą i bezawaryjną pracę. Urządzenia biurowe nie sprawdzą się w takich zastosowaniach. Wybierając rozwiązanie przystosowane do warunków przemysłowych, warto uwzględnić jak najszerszy zakres temperatury pracy (w tym również znacznie poniżej zera), możliwość szybkiego oddawania ciepła, najlepiej pasywnego (bez wentylatorów) oraz odporność na korozję. Pewnym potwierdzeniem niezawodności urządzeń jest gwarancja producenta, która dla wielu produktów dostępnych na rynku wynosi pięć lat.
Switch JET-NET-6528Gf – idealnie dopasowany do potrzeb
JET-NET-6528Gf marki Astraada jest najnowszym produktem w ofercie urządzeń przemysłowych firmy ASTOR. Gigabitowy switch zarządzalny do montażu w szafie rack 19˝ ma 16 portów Gb Ethernet, osiem portów Gb combo (RJ45/SFP) oraz cztery porty Gb SFP. Jego głównym zastosowaniem jest łączenie większych grup urządzeń automatyki i udostępnianie danych z warstwy sterowania do warstwy aplikacyjnej. Zapewnia bardzo wysoką wydajność przy przesyłaniu dużej ilości danych. Poza standardowymi funkcjami przełącznika urządzenie udostępnia szereg usprawnień poprawiających wydajność, bezpieczeństwo i niezawodność sieci komunikacyjnej.
Switch został zaprojektowany do pracy w aplikacjach przemysłowych. Jego bezawaryjną pracę gwarantują wysoka odporność na zakłócenia elektromagnetyczne i szeroki zakres temperatury pracy: od –40 °C do +75 °C. Standardowo urządzenie jest objęte 54 miesiącami gwarancji z opcją przedłużenia.
ASTOR Sp. z o.o.
ul. Smoleńsk 29, 31-112 Kraków
tel. 12 428 63 00
e-mail: info@astor.com.pl
www.astor.com.pl
source: Automatyka 12/2017