Szybkość i inteligencja, której potrzebujesz. Przemysłowe przełączniki światłowodowe Lanex do pracy w topologii pierścienia

Rys. 1. Przełączniki Lanex

Zamysł ścisłej regulacji i wzajemnych, kontrolowanych współzależności szczególnie odnosi się do świata cyfrowego, w którym istotną rolę odgrywa niezawodna oraz bezpieczna komunikacja pomiędzy podstawowymi jego elementami. W odniesieniu do coraz bardziej rosnących potrzeb aplikacji i zastosowań przestają już wystarczać ogólne, sprawdzone standardy wymiany danych.

Wpływa to stymulująco na proces udoskonalania protokołów komunikacyjnych. Przykładem może być wprowadzanie mechanizmów determinujących niezawodną transmisje danych dla standardu Ethernet - standardu coraz bardziej powszechnego, który powoli przejmuje prym także w sieciach przemysłowych.

Podstawowym elementem takich sieci stały się przełączniki (switche) warstwy drugiej, których funkcjonalności oraz "wyposażenie" w najnowsze technologie może zapewnić determinizm sieci przemysłowej. W dobie wieloprotokołowego przesyłania danych i koniecznej skalowalności sieci naturalny staje się wybór urządzeń pracujących z przepływnością 1 Gb/s oraz spełniających niezbędne kryteria w zakresie zarządzania jakością transmisji oraz poziomem bezpieczeństwa.

W niniejszym artykule chcemy przybliżyć Państwu unikalny polski produkt, który może być odpowiedzią na obecne i przyszłe potrzeby rynku automatyki przemysłowej. Firma Lanex, polski producent urządzeń transmisyjnych, wprowadza do swojej oferty nową linię produktów serii SE-15x (rys. 1) łączącą wszystkie powyższe cechy.

W naszych przełącznikach zostały zastosowane wymagane przez aplikacje przemysłowe mechanizmy zgodne ze standardami IEE802.3, w tym także zgodność z protokołem przemysłowym EtherNet/IP.

Rys. 2. Schemat aplikacyjny

Istotną cechą opisywanych urządzeń jest możliwość zastosowania transceiverów optycznych standardu SFP (Small-Form-Factor-Pluggable-transceiver). Umożliwia to łatwą rozbudowę sieci o segmenty światłowodowe, które zapewniają całkowitą izolację galwaniczną, niwelując ryzyko uszkodzenia w wyniku przepięć - jak np. wyładowania atmosferyczne.

Jest to też bezpieczna sieć w obszarach zagrożonych wybuchem, gdyż nie generuje zaburzeń, a także jest trudna do podsłuchania. Przy małych wymiarach i masie okablowanie światłowodowe coraz częściej stosowane jest w projektach dla automatyki przemysłowej w miejsce tradycyjnej skrętki ekranowanej.

Determinizm czasowy w przypadku SE-15x zapewnia szybkość transmisji 1 Gb/s (opcja 2,5 Gb/s dla dwóch portów światłowodowych) oraz możliwość pracy rządzeń w topologii pierścienia (rys. 2). Gwarantuje to rekonfigurację logiczną sieci w przypadku uszkodzenia jednego z jej elementów lub którejkolwiek z dróg transmisji.

W oferowanych przez Lanex przełącznikach zaimplementowany został tryb rekonfiguracji zgodnie z międzynarodowym standardem stosowanym także w telekomunikacji G.8032, następnie rozszerzony dzięki obsłudze funkcji Fast-Link-Fail, co pozwoliło uzyskać typowe czasy rekonfiguracji na poziomie 6 ms.

W ramach zarządzania jakością transmisji w przełącznikach SE-15x dostępne są także narzędzia umożliwiające prioretyzację ruchu zgodnie z IEEE 802.1p Class-of-Service (8 kolejek). Określamy w ten sposób, które dane wymagają "szybszej" transmisji i mogą być wysyłane bezzwłocznie, niezależnie od pozostałego ruchu w sieci.

Podczas budowy lub modernizacji systemu okazuje się, że podstawowe narzędzia diagnostyczne zaimplementowane w przełączniku mogą znacznie usprawnić uruchomienie, poczynając od standardowego polecenia "ping", a skończywszy na protokole LLDP (Link-Layer-Discovery-Protocol), który rozpoznaje "sąsiadów" i w sposób tabelaryczny podaje ich parametry.

Dość wygodnym, a wręcz koniecznym narzędziem dostępnym tylko w przełącznikach zarządzanych jest port mirroring, który stosuje się w celu analizy ruchu na dowolnym porcie przełącznika bez ingerencji i przerywania transmisji danych użytkowych. Skracamy wtedy do minimum czas usunięcia usterki, a tym samym zmniejszamy wymierne straty przestoju linii produkcyjnej, która może przewyższać czasami cenę samych urządzeń.

Dodatkowo możliwość ustawienia trybu transmisji dla poszczególnych portów na wartość stałą np. 100 Mb/s (wyłączenie autonegocjacji prędkości transmisji po obu stronach łącza) pozwala zaoszczędzić kilka sekund w przypadku nieoczekiwanej awarii wszystkich systemów zasilania i ponownego uruchomienia sieci.

Monitoring wizyjny procesów produkcyjnych zwiększa zapotrzebowanie na pasmo, ale także skłania do wykorzystania tej samej infrastruktury sieciowej. Z reguły do separacji ruchu używa się VLAN-ów i ograniczenia pasma (Ingress-Port-Policer, Egress-Port-Shaper) tak, aby dla procesów przemysłowych zagwarantować optymalne warunki pracy.

Rys. 3. Zarządzanie WWW

W proponowanych rozwiązaniach Lanex dostarcza także narzędzia pozwalające na zarządzanie pobieraną przez przełączniki energią (rys. 3). W tym przypadku dostępne są aż 3 tryby oszczędnościowe - m.in. zgodny z IEEE 802.3az (Energy-Efficient-Ethernet - "uśpienie portu") oraz wyłączenie portu gdy nie jest aktywny.

Może to mieć znaczenie w przypadku zasilania awaryjnego elementów sieci (podtrzymującego pracę systemu w trakcie awarii głównego źródła zasilania). Tym celom służy również automatyczne zmniejszenie o określony procent jasności świecenia diod sygnalizacyjnych w przełączniku. Następną dostępną funkcjonalnością urządzenia jest obsługa protokół PTPv2 (Precision-Time-Protocol), która pozwala nam na niezwykle precyzyjną synchronizację czasu we wszystkich sterownikach i przełącznikach.

Ma to niebagatelne znaczenie przy kontroli procesów produkcyjnych i gromadzeniu informacji o zdarzeniach w sieci. Linia produktów Lanex serii SE-15x różniąca się liczbą portów elektrycznych (RJ45) oraz światłowodowych (SFP) umożliwia tworzenie niezawodnych, w pełni zarządzanych sieci LAN/WAN. Dzięki rozbudowanym narzędziom konfiguracyjnym zapewniają transport wielu usług jednocześnie (wideo IP, VoIP, dane) w sieciach o złożonej architekturze.

W przepadku gdy od głównego pierścienia chcemy odejść tylko jednym portem Ethernet i na większą odległość niż 100 m lub zależy nam na bezpieczeństwie transmisji bardziej uzasadnione ekonomicznie będzie użycie pojedynczego konwertera na końcu linii światłowodowej np. SE-37 niż wieloportowego przełącznika.

Należy zwrócić uwagę, że standard Ethernet zarówno po stronie elektrycznej, jak optycznej i różnego rodzaju protokoły np. do obsługi pierścienia RSTP/MSTP (Rapid-Spanning-Tree-Protocol/Multiple-Spanning-Tree-Protocol) są znormalizowane, daje to możliwość łączenia produktów różnych producentów w jedną niezawodna sieć przemysłową.

Paweł Gmur
Lanex S.A.
www.lanex.pl