Отказоустойчиви мрежови мениджъри
Трудно е да си представим днес обменът на данни в техническа среда като производствени машини, измервателни и аналитични системи без Ethernet мрежите. Те осигуряват взаимодействие между интелигентни компоненти, например пулт за управление и устройства за управление и контрол. Все по-често през Ethernet се предават резултатите от измерванията и управляващите команди, необходими за незабавна реакция.
За сложните условия на производството са най-подходящи промишлени компоненти на инфраструктурата, които се закрепват на монтажна шина DIN в разпределителния шкаф. Главната задача на промишлената инфраструктура на базата на Ethernet се състои в осигуряване на надеждно функциониране на процесите по автоматизация или измервания в реално време. Едновременно всички компоненти трябва да са удобни за провеждане на работи по експлоатация и техническо обслужване. Ethernet не само обезпечава изпълнение на функциите вътре в производствената система, но и свързва мрежите, намиращи се на различни нива в производствената йерархия, позволявайки обмен на данни от край до край между машините и висшестоящите корпоративни процеси. Затова проектирайки техническата система, трябва да се вземат предвид редица параметри: поведение в реално време, възможности за обслужване и диагностика, степента на интеграция в общата мрежа.
Осигуряване преноса на данни в реално време
Динамичните свойства на системите като тактова честота на компютъра или интервал на заявки от измервателните системи често предполагат доста кратко време за отговор от порядъка на няколко милисекунди. За съединенията Fast Ethernet със скорост 100Mbps това не е проблем, тъй като при типичната дължина на предаваните съобщения закъснението традиционно е едва няколко десетки микросекунди. Все пак стандартните ИТ услуги например предаване на файлове или обръщения към базите данни се конкурират за достъп до мрежата с процеси, за които времето на реакция е критичен параметър. Този конфликт лесно се разрешава посредством приоритетна обработка на съответните пакети в комутатора. Така се гарантира, че трафикът данни с висок приоритет, в частност, критични важни данни за процесите, при висока натовареност на мрежата няма да бъдат „притеснени" от трафик данни с по-нисък приоритет.
В съвременните протоколи за автоматизация като Profinet RT (RealТime), информация за приоритета вече е въведена в етикета на виртуалната локална мрежа (Virtual Local Area Network, VLAN) на кадъра данни Ethernet в съответствие със стандарта IEEE 802.1Q и затова се оценява от комутаторите съгласно приоритизацията на трафика по IEEE 802.1p. При това освен опашката за стандартната комуникация, мрежовите компоненти организират отделна опашка за трафика данни с висок приоритет (вж. Фигура 1). За съжаление, не всички крайни устройства и протоколите за приложения, даже когато те се използват в критични към времезакъснението приложения, поддържат кадри Ethernet с етикети за техните приоритети. Противоположният пример: комутаторите Smart и Lean Managed Switch от серията Factory Line на Phoenix Contact позволяват на всеки порт да се настрои приоритет за крайните устройства, когато има нужда от незабавна обработка на данните (преди всичко става дума за системи за управление или сензорни модули). При това командата за изпълнение системите за управление предават по мрежата към изпълнителния модул с етикет за висок приоритет. Интерфейсът за настройка е удобен в използване, а всички действия се изпълняват чрез интегрирани Web сървъри в комутаторите.
Освен пропусквателната способност и функциите в реално време, достъпността на мрежата и оборудването в значителна степен се определят от избраната инфраструктура. Използването на управляеми комутатори (Managed Switch) позволява създаването на резервирани и мрежови структури с възможности за диагностика. Много потребители измерват степента на пригодност за промишлена употреба по това колко усилия са нужни за монтаж, включване, въвеждане в експлоатация или, при необходимост, замяна на инфраструктурни компоненти. Ако един от комутаторите може да се управлява и с помощта на интегриран сървър Web, то при наличието на множество устройства е желателно централизирано администриране.
Удобно обслужване на мрежата
Програмни инструменти като Config+ предоставят възможност за едновременна параметризация на няколко компонента. Ако на повечето комутатори трябва да се зададат идентични параметри, то чрез специализирания помощник се икономисва значително време при проектирането: такива параметри като резервираност на каналите за предаване на данни, приемане на съобщения SNMP (услугата SNMP Trap Receiver) или разпознаване на топологията могат да се задават веднага за всички комутатори в мрежата.
Все пак замяната на устройства при сервизно обслужване изисква особен подход: ако неуправляваните комутатори са прости за използване, то управляемите устройства се нуждаят от специфична настройка (в зависимости от областта на употреба). Ако компонентите от инфраструктурата поддържат заменяема памет за конфигурациите, то това оборудване се въвежда в експлоатация и осъществяването на замяната при сервизното обслужване може да стане без настройка на каквито и да е допълнителни параметри.
Интеграция в обща мрежа
Производителите на промишлено оборудване постоянно се сблъскват с необходимостта да разпределят IP адреса на крайните устройства по такъв начин, че всички тези IP адреси да се интегрират в общата информационна мрежа. По принцип администраторът присвоява на машината свободни IP адреси. Индивидуалната настройка на всяко крайно Ethernet устройство е трудоемка задача, съпроводена от грешки. Понякога дори се налага да се промени програмата за управление, което противоречи на общия стремеж за организиране на икономично серийно производство и ползване на проверени типови модули. Ако на няколко еднакви машини, които ще работят заедно в една мрежа, се постави един единствен клиент, това води до недопустимо високи допълнителни разходи за тяхното конфигуриране (вж. Фигура 2).
Елегантно решение на тези проблеми предлага технологията за преобразуване на мрежовите адреси 1:1 (1:1-NAT), чието внедряване означава, че адресните области вътре в машините остават постоянни, а за висшестоящата мрежа за автоматизация те се показват в желаната област от IP адреси. Такъв резултат е възможен благодарение на компонентите от инфраструктурата с поддръжка на функцията 1:1-NAT. Това позволява в рамките на една мрежа да се експлоатират няколко системи, заемащи идентична област от IP адреси, и да се премахне необходимостта от трудоемка индивидуална настройка на серийни машини. Настройка на параметрите ще се наложи само за инфраструктурните компоненти от трето ниво. Най-изгодното решение са устройства, в които функцията 1:1-NAT порта за каскадно свързване (Uplink Port) се съчетава с функционалността на комутатора (вж. карето „Комутатори NAT от серията Factory Line").
Комутаторите NAT FL обединяват функциите за маршрутизация и комутация в едно устройство. Комутаторът FL NAT SMN 8TX (вж. Фигура 3) позволява задаване на отделните машини на постоянни IP адреси, които след това се „транслират" в необходимия за приложението диапазон от IP адреси от висшестоящата корпоративна мрежа. Технологията за преобразуване на мрежовите адреси 1:1-NAT отговаря за статичното изобразяване на вътрешния IP адрес от локалната мрежа като външен IP адрес от глобалната мрежа. В резултат външният хост се обръща към вътрешното устройство по такъв начин, все едно се намират в една подмрежа.
NAT комутаторът реализира маршрутизацията и технологията 1:1-NAT на порта на глобалната мрежа (порт за каскадно свързване). Действайки в качеството си на стандартни портов за комутация към базовото ниво на мрежата, останалите портове обезпечават бърз обмен на данни вътре в машината. За тази цел служат важни функции за управление на данните като задаване на приоритет (качество на услугата), резервираност и огледални портове. Комутаторът FL NAT SMN 8TX може да се настрои и чрез Web сървър, и с протокола SNMP. Заменяемият конфигурационен конектор FL MEM Plug трябва да осигурява простото въвеждане в експлоатация и замяната в случай на повреда.
КОМЕНТАРИ
"Отказоустойчиви мрежови мениджъри"
