Объединение систем управления автоматизацией и информационными сетями посредством коммутаторов ProView

Опубликовано: 27 мая 2015 г. в 14:45, 57 просмотровКомментировать

Современные промышленные объекты с помощью коммутаторов и беспроводных приложений объединяют большое количество датчиков, узлов управления, контроллеров и серверов SCADA-систем в единую сложную информационную сеть. С ростом количества устройств управление и диагностика неполадок в сети становится все более сложной задачей как для ИТ-специалистов, так и для специалистов в сфере автоматизации. Компания Advantech, являясь мировым лидером в области технологии промышленных сетей, представляет первую в мире серию устройств, способных объединить в единую систему управление ИТ-сетями и промышленной автоматизацией, — коммутаторы ProView.

Устройства серии ProView обладают преимуществами как управляемых, так и неуправляемых коммутаторов и представляют собой простое и экономически выгодное решение, позволяющее централизованно управлять всеми системами и диагностировать неполадки в сетях (рис. 1).

Коммутаторы ProView поддерживают протоколы Modbus/TCP и SNMP, которые дают возможность программному обеспечению систем автоматизации и ИТ-приложений контролировать состояние устройств. Программные пакеты SCADA, такие как Wonderware InTouch, Advantech WebAccess, WinCC, iFix, а также системы сетевого управления (NMS), например SNMPc и OpenNMS, могут следить за состоянием коммутатора в режиме реального времени. Устройства серии ProView поддерживают технологию QoS на портах для детерминированной передачи данных, что позволяет данным от выделенных VIP-портов иметь более высокий приоритет по сравнению с обычными портами.

В коммутаторах используются только высококачественные компоненты, которые позволяют устройству работать в широком температурном диапазоне –40…75 °С и гарантируют высокий уровень защиты от электромагнитного излучения.

Реализуемые устройствами функции:

  • связь с программным обеспечением HMI и SCADA с помощью Modbus/TCP;
  • связь с системами сетевого управления NMS с помощью SNMP;
  • технология QoS на портах для детерминированной передачи данных;
  • высокий уровень защиты от электромагнитного излучения в жестких внешних условиях;
  • экономия энергии по стандарту технологии энергосбережения для Ethernet IEEE 802.3az;
  • jumbo-кадры с размером до 9,216 байт;
  • резервированное питание с дву-мя входами для источников но-минала 12–48 В VDC и P-Fail реле;
  • обнаружение петель в сети.

Рассмотрим подробнее, каким образом реализованы и какие преимущества предоставляют указанные возможности.

Связь с программным обеспечением HMI и SCADA с помощью Modbus/TCP

Коммутатор ProView поддерживает протокол Modbus/TCP, что позволяет большому количеству SCADA-систем, таких как InTouch, InduSoft, WinCC и iFIX, получать информацию и данные о состоянии устройства. Это дает возможность приложениям HMI/SCADA контролировать и управлять всем оборудованием, включая коммутаторы ProView и устройства ввода/вывода.

В приведенном ниже примере используется сервер SCADA (TPC-651H) с установленным программным обеспечением InTouch компании Wonderware, а также коммутатор ProView (EKI-5526) с подключенными аналоговым (ADAM-6017) и дискретным (ADAM-6050) модулями ввода/вывода Modbus/TCP. Топология сети отображена на рис. 2.

Для обращения к нужному адресу памяти в коммутаторе ProView сервер SCADA использует протокол Modbus/TCP. Подключаясь таким образом, можно получить различную информацию, например имя устройства, версию прошивки, MAC- и IP-адреса, а также данные о количестве подключенных и отключенных портов, о скорости передачи данных. В дальнейшем, используя эти данные, инженер может продиагностировать любые неполадки в системе. В случае потери сигнала от конечного устройства, согласно отображаемой в SCADA информации о состоянии сети и устройств, можно установить, была ли причина потери сигнала связана с неполадками в сети или с ошибкой в работе конечного устройства. К примеру, как показано на рис. 2 и 3, считывая с коммутатора ProView состояние 4-го порта с помощью протокола Modbus/TCP по адресу памяти 34100, можно установить, что связь была потеряна. В результате на экране SCADA индикатор состояния 4-го порта будет отображаться красным. Таким образом, можно предположить, что причина пропажи сигнала была вызвана отключением сетевого кабеля, неисправностью вольтметра или ошибкой работы модуля ADAM (рис. 3 и 4).

Кроме отображения базовой информации о состоянии устройств и портов, коммутатор ProView предоставляет подробную статистику работы порта, включая данные о количестве подключенных устройств, одноадресных и многоадресных пакетов, скорости передачи данных, а также числа возникших ошибок. Такие данные позволяют инженерам контролировать состояние и отслеживать подробную статистику работы сети с любого программного обеспечения HMI/SCADA, поддерживающего протокол Modbus /TCP. Информация, которую можно получить с помощью коммутатора ProView, указана в таблице 1.

В программных продуктах HMI/SCADA, таких как InTouch, отображение адресов и подключение протокола Modbus/TCP является первоначальным шагом в настройке системы.

Связь с системами сетевого управления NMS с помощью SNMP

Коммутаторы ProView поддерживают протокол SNMP (Simple Network Management Protocol), который используется в работе с системами управления сетями NMS (Network Management System), такими как SNMPc, SusuAccess NMS и OpenNMS, осуществляющими контроль состояния, управление и конфигурацию устройства, а также формирующими уведомление о происходящих событиях. Это позволяет ИТ-специалистам осуществлять контроль и управление в сетях и устранять неисправности в случае возникновения неполадок.

В промышленных условиях, таких как производство, где тысячи сенсорных устройств ежесекундно обмениваются данными между собой, самым важным требованием является стабильная и быстрая работа сети. Протокол SNMP широко используется инженерами для мониторинга сетевых устройств, а системы управления сетями NMS предоставляют интуитивно понятную топологию сети и позволяют контролировать состояния всех устройств в режиме реального времени, аналогично примеру на рис. 5.

Чтобы получить внутреннюю информацию о конкретном устройстве, которая не поддерживается стандартными базами данных MIB, Advantech предоставляет дополнительный файл MIB, который позволяет программному обеспечению NMS получать нужные данные. Для добавления частной базы MIB в систему управления сетями необходимо скомпилировать данный файл в базу данных, например с помощью SNMPs, как показано на рис. 6 и 7.

Кроме мониторинга устройства, коммутаторы серии ProView позволяют управлять или настраивать конфигурацию через протокол SNMP. Установка и конфигурация расположения, режима и IP-адреса устройства, маски подсети, шлюза по умолчанию, чтение и запись названия группы могут быть настроены непосредственно с помощью программного обеспечения NMS.

Коммутаторы ProView предоставляют статическую информацию о состоянии портов, включая подсчет количества одноадресных, многоадресных и широковещательных пакетов для каждого порта Ethernet (табл. 2).

Коммутаторы ProView поддерживают SNMP-ловушки (SNMP-trap), которые автоматически уведомляют SNMP-сервер в случае возникновения событий, таких как подключение и отключение портов, «холодный» и «теплый» рестарт устройства. Эта информация позволяет ИТ-инженерам оперативно получать уведомления об изменении состояния сети и данных не только от коммутатора ProView, но и от других подключенных устройств. На рис. 8 показан пример сообщения SNMP-ловушки в SNMPc.

Технология QoS на портах для детерминированной передачи данных

Коммутатор имеет два выделенных VIP-порта с высоким приоритетом, которые могут использоваться для детерминированной передачи данных. Соотношение приоритетов между выделенным и обычным портами составляет 1,5:1. Принцип действия приоритетов можно рассмотреть на примере, когда два потока данных поступают на порт коммутатора в одно и то же время. Как показано на рис. 9, поток данных 1 поступает от 1-го VIP-порта в 5-й порт, и в то же время поток данных 2 отправляет данные с обычного 3-го на 5-й порт. В этом случае поток данных 1 получает на 50% больше доли пропускной способности 5-го порта, чем по-ток 2. Таким образом, порты, поддерживающие технологию QoS, предоставляют более важным данным высокий прио-ритет для их передачи в загруженной сети.

Экономия энергии с энергоэффективным стандартом Ethernet IEEE 802.3az

Коммутаторы ProView полностью отвечают требованиям стандарта Energy-Efficient Ethernet (IEEE 802.3az).

Поддержка стандарта IEEE 802.3az позволяет портам коммутаторов серии ProView переключаться между состояниями более высокого потребления питания (режим передачи данных) и пониженного энергопотребления (режим бездействия) в зависимости от количества проходящих через них данных. Это позволяет экономить до 60 % электроэнергии, что уменьшает энергозатраты и обеспечивает производительность промышленного класса и стабильность (рис. 10).

Jumbo-кадры с размером до 9,216 байт

Все коммутаторы ProView поддерживают jumbo-кадры с размером до 9,216 байт. Сверхдлинные Ethernet-кадры значительно увеличивают пропускную способность, уменьшая при этом нагрузку на центральный процессор.

Обнаружение петель в сети

Все коммутаторы ProView имеют встроенную функцию обнаружения петель со светодиодной индикацией. Это позволяет предотвратить неполадки в случае ошибок при создании сложных сетей, когда существует вероятность случайного подключения устройства неверным кабелем, что может привести к образованию петли и, следовательно, к возникновению широковещательного шторма, что в худшем случае может вывести устройства из строя (рис. 11).

Светодиод индикации Loop на коммутаторе ProView в случае возникновения петли оповещает инсталлятор, и только что сделанное подключение удаляется.

Заключение

Благодаря поддержке протоколов Modbus/TCP и SNMP, устройства серии ProView являются первыми в мире коммутаторами, которые объединяют управление промышленными и информационными сетями в единое целое. Серия ProView обладает свойствами как управляемых, так и неуправляемых коммутаторов и представляет собой простое и экономически выгодное решение для создания сложных промышленных сетей.

По материалам журнала Control Engineering Россия №2 (56)

Контакты:

Ф.И.О. Блохина Екатерина  нет отзывов
Компания: «PT Electronics»
Страна:  Россия
Телефон: +7 (812) 324-63-50
Сообщите, что нашли информацию на сайте «Элек.ру»
Web: http://ptelectronics.ru/
Зарегистрирована: 11 августа 2014 г.
Последний раз была на сайте 20 часов назад
  Отправить сообщение

Рекомендуем почитать

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.