Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Podle nedávných studií provedených agenturou IMS Research využívá 65 % současných automatizovaných systémů výroby na světě tři nerozšířenější ethernetové protokoly: EtherNet/IP, Profinet a Modbus TCP. Nové instalace s těmito třemi protokoly v letech 2010 až 2015 předpokládají více než osmnáct milionů uzlů. Rozšiřování průmyslových automatizačních sítí a vzájemné propojování podnikových systémů znamenají nevyhnutelnost přechodu na ethernetové protokoly a vzájemné propojování různých sběrnic.
Jednotná ethernetová síť umožňuje provozovatelům účinnou centralizovanou správu sítě, větší škálovatelnost, větší šířku pásma, lepší dostupnost a rychlejší zotavení z poruch. Aby bylo možné optimalizovat možnosti průmyslového Ethernetu a zefektivnit návrh průmyslového komunikačního systému, je nutné překonat dvě hlavní překážky:
- běžné průmyslové ethernetové přepínače nepodporují průmyslové automatizační protokoly, a proto je nelze monitorovat a spravovat ve stejném systému SCADA jako PLC a I/O zařízení,
- běžné průmyslové ethernetové přepínače neumějí spolupracovat se zařízeními pro průmyslové sběrnice a vyžadují pro jejich integraci komunikační brány; kromě konfigurace PLC tedy integrátoři systémů musí trávit spoustu času ruční konfigurací ethernetových přepínačů a komunikačních bran.
Pro vyřešení těchto problémů nabízí mnoho výrobců přepínače a komunikační brány pro integraci zařízení využívajících průmyslové sběrnice do ethernetové sítě. Hlavní ohled je přitom kladen na vlastnosti připojovaných I/O jednotek a PLC. To je ale jen jeden ze základních požadavků při sjednocování systémů. Většina průmyslových přepínačů a komunikačních bran, které jsou dnes k dispozici, je navržena z pohledu požadavků automatizace. Optimalizace sítě z pohledu celkového výkonu, efektivity instalace a správy a flexibility aplikací je přehlížena.
Tři složky optimalizace sítí programovatelných automatů
Tak, jak jsou zařízení postupně zapojována do rozsáhlejších řídicích sítí prostřednictvím ethernetových komunikačních bran, stává se správa sítě složitější a výkon sítě velmi kritickým. Chce-li uživatel optimalizovat výkon sítě pro PLC a průmyslová zařízení, ocení průmyslové ethernetové přepínače a komunikační brány Moxa.
Optimalizace výkonu
Optimalizace výkonu průmyslových komunikačních sítí je rozhodujícím činitelem pro maximalizaci produktivity a spolehlivosti automatizovaných výrobních zařízení. Pro zachování velké dostupnosti sítě je vyžadováno rychlé zotavení sítě při poruše, a to v řádech milisekund, krátké doby náběhu síťových prvků a co nejjednodušší výměna síťových prvků při servisu. Přepínače a komunikační brány Moxa mohou být snadno optimalizovány pro co nejlepší výkon sítě. Například přepínače sítě Profinet a komunikační brány Profibus od firmy Moxa s certifikací od sdružení PI jsou ověřovány na shodu se specifikací a propojitelnost v uvedených průmyslových komunikačních systémech.
Programovatelné automaty jsou navrženy tak, aby k jejich uvedení do provozu po připojení napájení stačila obvykle méně než 1 min. Průmyslové ethernetové přepínače Moxa s funkcí rychlého startu jsou připraveny k provozu za méně než 10 s. Tím, že síťové prvky začnou fungovat dříve než PLC, je zabráněno vyvolání alarmů v sítích propojujících PLC.
Nové automatizační systémy mohou využívat techniku pro zajištění redundance Turbo Chain, která může ušetřit značné náklady na kabeláž a umožňuje přidávat síťové segmenty bez nutnosti prostojů a změn konfigurací existujících přepínačů. Při selhání některé síťové cesty je s technikou Turbo Ring či Turbo Chain obnoven provoz sítě za méně než 20 ms.
Komunikační brány Moxa pro protokol Modbus TCP jsou vybaveny výkonným 32bitovým procesorem ARM a zvládají požadavky na současné propojení až šestnácti řídicích zařízení (master; např. stanic SCADA, HMI nebo PLC) a až 31 zařízení slave.
Efektivita konfigurace
Efektivita konfigurace přepínačů a komunikačních bran pro integraci průmyslových sběrnic do sítě Ethernet bývala závislá na zkušenostech integrátora. Zejména konfigurace bran může být časově velmi náročná, protože vyžaduje ruční nastavování a ověřování funkce metodou pokus-omyl. Mimo to izochronní povaha systémů hard real-time v průmyslové automatizaci netoleruje zpoždění a vyžaduje přesné nastavení kritických parametrů, jako je time-out při čekání na odpověď ze zařízení slave.
Při požadavku na co nejjednodušší instalaci jsou průmyslové ethernetové přepínače Moxa přednastaveny pro připojení plug-and--play a průmyslové komunikační brány nabízejí funkce pro efektivní konfiguraci, jako jsou AutoScan a QuickLink, díky nimž je průmyslová sběrnice připojena do sítě Ethernet velmi rychle. Automatická detekce a nastavení modulů Profibus I/O a zařízení Modbus eliminují možnost ručního chybného zadání. Kromě toho jsou komunikační brány Moxa vybaveny reléovými výstupy pro signalizaci poruch, protokolováním událostí, sledováním stavu zařízení (to je zvláště cenné pro řešení problémů v síti) a výkonným nástrojem pro analýzu a monitorování protokolů.
Flexibilita
Flexibilita přepínačů a bran z pohledu počtu portů, volby typů konektorů a rozhraní, stupně krytí (IP) a kompatibility s jednotlivými protokoly umožňuje provozovatelům optimalizovat investice do instalací sítí PLC. Mnoho průmyslových automatizačních systémů pracuje v náročných provozních podmínkách a může vyžadovat široký rozsah provozních teplot a specifické oborové certifikace.
Komunikační přepínače
Průmyslové ethernetové přepínače Moxa jsou nabízeny ve více než 500 modelech zahrnujících široké spektrum kombinací portů: optika, PoE, GbE a 10GbE. Mají certifikaci EN 50155 (Drážní zařízení – Elektronická zařízení drážních vozidel) a EN 50121-4 (Drážní zařízení – Elektromagnetická kompatibilita – Část 4: Emise a odolnost zabezpečovacích a sdělovacích zařízení), rozsah provozních teplot –40 až +75 °C, vysoký stupeň krytí, konektory M12, ověřenou podporu protokolu IPv6, možnost distribuce napájení po ethernetovém kabelu (PoE) a montují se na lištu DIN nebo do skříní (rack mount).
Komunikační brány
Průmyslové komunikační brány Moxa umožňují inteligentní přemostění sběrnicových protokolů (např. Modbus RTU, Profibus nebo DF1) a vynikají provozním teplotním rozsahem –40 až +75 °C, podporou různých topologií, průvodci pro automatickou konfiguraci a diagnostickými nástroji.
Dodávky produktů Moxa a odborné služby
Dodavatelem širokého sortimentu síťových prvků, zahrnujícího průmyslové ethernetové přepínače a komunikační brány pro protokoly EtherNet/IP, Profinet a Modbus TCP, a také dalších zařízení pro průmyslovou komunikaci od firmy Moxa je společnost ELVAC, a. s. Podrobnější informace mohou zájemci najít na internetových stránkách
www.moxa.cz.
(ELVAC a. s.)
Obr. 1. Komunikační brány Moxa pro konverzi nejrozšířenějších průmyslových protokolů