wersja mobilna
Online: 494 Piątek, 2016.12.09

Technika

Czym kierować się przy wyborze przemysłowego switcha ethernetowego?

środa, 23 października 2013 11:52

Sieć Ethernet szturmem wdarła się do świata automatyki przemysłowej. Na początku zapewniała łączność tylko na poziomie informacyjnym pomiędzy komputerami w przedsiębiorstwie. Aktualnie inżynierowie nie mają już większych oporów, aby stosować Ethernet na poziomie urządzeń np. pomiędzy sterownikami PLC i panelami HMI. Za używaniem Ethernetu w przemyśle przemawia popularność, jaką cieszy się ten standard oraz korzystny współczynnik ceny do możliwości. Popularności sieci Ethernet przysporzył fakt, że standard jest powszechnie wykorzystywany w domach i biurach.

Trzeba jednak pamiętać, że wymagania stawiane Ethernetowi w wersji przemysłowej są znacząco różne od tych związanych z ich odpowiednikiem biurowym. Osprzęt sieciowy do zastosowań przemysłowych powinien mieć solidną obudowę odporną na wstrząsy, wibracje i wysoką temperaturę.

Przełączniki przemysłowe nie mogą mieć żadnych elementów ruchomych, a podzespoły, z których są wykonane, powinny być wysokiej jakości, aby zapewnić odpowiednio wysoki MTBF. Dla osprzętu sieciowego niezawodność to nie tylko solidna obudowa i odporność na ekstremalne temperatury. Niezawodność to przede wszystkim zdolność utrzymania w ruchu sieci, nawet w przypadku wystąpienia kilku awarii jednocześnie.

ZANIM WYBIERZESZ

Przed wyborem switcha przemysłowego musimy zadać sobie kilka istotnych pytań. Część z nich jest oczywista - np. ilu portów miedzianych a ilu optycznych potrzebujemy, jaki jest sposób montażu switcha oraz jaka będzie temperatura otoczenia. Istnieją jednak kwestie, których często nie bierzemy pod uwagę na etapie projektowania sieci, a które mogą zaważyć nad funkcjonalnością lub możliwością rozbudowy sieci.

Aby pozostawić sobie możliwość wprowadzania istotnych zmian w topologii sieci, dobrze jest zbudować szkielet sieci na bazie przełączników modułowych lub przy użyciu switchy z portami SFP. Switche modułowe pozwalają np. na wymianę portów miedzianych na optyczne bez konieczności wymiany całego switcha. Jeśli switch ma dużo portów SFP, pole manewru jest jeszcze większe, ponieważ dla każdego portu indywidualnie wybieramy, czy ma to być port miedziany, czy optyczny, ponadto każdy port może obsługiwać inny typ światłowodu.

Jeśli switch ma porty światłowodowe wielomodowe, to maksymalny dystans transmisji jest ograniczony do 2 km. W przypadku portów jednomodowych dystans transmisji jest różny w zależności od zastosowanych transceiverów. Oprócz dystansu transmisji, który zwykle waha się od 10 do 120 km, mamy do czynienia z różnymi długościami fal lub nawet transmisją WDM. Przy takiej liczbie kombinacji port SFP wydaje się najbezpieczniejszym rozwiązaniem, ponieważ parametry portu są zdeterminowane przez moduł, który można w każdej chwili wymienić.

Zasilanie switcha wydaje się prostą sprawą, zwykle wybieramy pomiędzy 24/48 VDC lub 230 VAC. Jeśli jednak zdecydujemy się na zastosowanie switcha POE, wtedy okazuje się, że większość przełączników wymaga napięcia zasilania 48 VDC. W aplikacjach mobilnych, gdzie zwykle mamy do dyspozycji 12/24 VDC, wygodnie jest wybrać switch POE z wbudowaną przetwornicą, który akceptuje napięcie z przedziału 12-48 VDC. Uchroni nas to przed zakupem dodatkowych zewnętrznych przetwornic.

ZARZĄDZALNY CZY NIE?

Kolejną bardzo ważną kwestią jest to, czy switche mają być zarządzalne, czy nie. Części użytkowników zarządzalne switche kojarzą się z bardzo rozbudowaną funkcjonalnością np. tworzeniem redundantnych połączeń Ring, IGMP, SNMP, RSTP, ACL, itd. Jeśli funkcje te nie są niezbędne w budowanej sieci, niektórzy użytkownicy na wszelki wypadek wybierają wersję niezarządzalną, aby oszczędzić sobie potencjalnych problemów z konfiguracją.

Tymczasem switche zarządzalne dają możliwości, z których część użytkowników nie zdaje sobie sprawy. W specyfikacji switcha wszyscy producenci uwypuklają te najbardziej zaawansowane funkcje, ale trzeba pamiętać, że większość switchy zarządzalnych ma wiele mniej spektakularnych funkcji, które mogą być bardzo przydatne w naszej aplikacji.

Przykładowo, jeśli w jednej sieci przesyłane są dane o różnym priorytecie, rozsądne wydaje się skorzystanie z funkcji Quality of Service (QoS), która pozwala na przypisanie odpowiedniego priorytetu krytycznym danym. Dzięki temu pakiety sterujące stanem linii I/O w rozproszonych modułach zostaną przesłane w pierwszej kolejności przed pakietami z akwizycją danych. Kolejną istotną sprawą jest bezpieczeństwo.

Jeśli przesyłane informacje mają charakter poufny lub z innego powodu chcemy ograniczyć dostęp do sieci, switch zarządzalny pozwala na wyłączenie nieużywanych portów, a na pozostałych portach na filtrowanie adresów MAC. W ten sposób nieautoryzowani użytkownicy lub urządzenia nie będą mogli podłączyć się do sieci. Zarządzalne switche umożliwiają monitorowanie stanu sieci i poszczególnych portów, dzięki czemu administrator ma możliwość szybkiego reagowania na ew. problemy.

Zdalnie można ograniczyć dostępne pasmo lub wyłączyć port. Bardzo przydatną opcją jest również możliwość tworzenia wirtualnych sieci VLAN, które pozwalają na logiczny podział sieci bez ingerencji w fizyczną infrastrukturę. Użytkownika lub urządzenie można przenieść do innego działu firmy bez wypinania go z przełącznika i odwrotnie, dzięki VLAN komputer przeniesiony do innego pomieszczenia nadal może znajdować się w tej samej podsieci.

Konfiguracja zarządzalnych switchy nikomu nie powinna nastręczać trudności. Większość przełączników ma bardzo intuicyjną konsolę web, która znacznie ułatwia konfigurację początkującym użytkownikom, szczególnie w małych sieciach. Zaawansowani użytkownicy, zwłaszcza w przypadku sieci rozległych, chętnie korzystają z wiersza poleceń CLI oraz SNMP. Przed zakupem warto się upewnić, czy wybrany przez nas switch ma takie możliwości.

SZYBKOŚĆ PORTÓW

Istotną kwestią przy wyborze switchy przemysłowych jest również prędkość portów przełącznika. W aplikacjach, gdzie mamy do czynienia z dużą ilością danych, np. przesyłanie obrazów, szkielet sieci powinien być zbudowany na switchach gigabitowych. Urządzenia generujące mały ruch w sieci zadowolą się portami Fast Ethernet. Stosowanie przełączników gigabitowych w automatyce przemysłowej często nie przynosi spodziewanego przyśpieszenia transmisji danych z uwagi na to, że mamy do czynienia z pakietami wielkości kilku bajtów, podczas gdy minimalna długość ramki Ethernet jest znacznie większa.

Jak widać na kilku prostych przykładach, pojęcie "switch przemysłowy" jest bardzo pojemne. Wspólnym mianownikiem jest odporność na trudne warunki zewnętrzne, natomiast funkcjonalność przełączników powinna być dobierana w zależności od tego, w jakiej aplikacji zostały zastosowane i jakiego rodzaju dane przesyłają.

Cezary Kalista
Antaira Technologies

www.antaira.pl

 

zobacz wszystkie Nowe produkty

Czujnik przewodności 1 µS/cm...500 mS/cm do aplikacji o wysokich standardach higienicznych

2016-12-09   | Endress+Hauser Polska Sp. z o.o.
Czujnik przewodności 1 µS/cm...500 mS/cm do aplikacji o wysokich standardach higienicznych

Endress+Hauser informuje o wprowadzeniu do oferty nowego typu czujnika przewodności o oznaczeniu Memosens CLS82D, zaprojektowanego do aplikacji o wysokich standardach higienicznych, m.in. biotechnologii, farmacji i produkcji żywności. Jest to czujnik 4-elektrodowy charakteryzujący się zakresem pomiarowym od 1 µS/cm do 500 mS/cm i zakresem dopuszczalnych temperatur pracy od -5 do +120°C.
czytaj więcej

Brama sieciowa do zastosowań w przemysłowych sieciach IoT

2016-12-09   | RS Components Sp. z o.o.
Brama sieciowa do zastosowań w przemysłowych sieciach IoT

RS Components został wyłącznym dostawcą bramy IoT firmy Siemens - Simatic IOT2020. Została ona zaprojektowana do ciągłej pracy w środowisku przemysłowym i może być używana do pobierania, przetwarzania, analizowania oraz przesyłania danych do urządzeń i sieci praktycznie każdego typu.
czytaj więcej

Nowy numer APA