Промышленные сети
|
ОБЗОР • Распространение протоколов Ethernet продолжается • Сильные позиции последовательных протоколов и 4-20 мА • Семейства сетевых протоколов • Соединения ввода/вывода |
По данным подписчиков, наибольший объем покупок сетевого оборудования приходится на устройства ввода/вывода и соединители, провода и кабели, а также на сетевую инфраструктуру (мосты, коммутаторы и маршрутизаторы). В области средств связи лидируют Ethernet TCP/IP, RS-232 и 4-20 мА.
Никто не работает автономно и кажется, что остается совсем немного таких средств автоматизации, которые еще не соединены с помощью устройств ввода/вывода, проводов, кабелей и сетевой инфраструктуры. Логические устройства, датчики и исполнительные механизмы все шире осуществляют связь по протоколу Ethernet TCP/IP, кроме этого используются и другие протоколы Ethernet. Сохраняют сильные позиции и традиционные средства связи, такие как сети на основе последовательных протоколов и 4-20 мА. Эти сведения были получены в ходе недавнего опроса подписчиков Control Engineering (США) по вопросам использования и дальнейшим планам развития промышленных сетей и коммуникаций, проведенного совместно CE и Reed Corporate Research.
Результаты опроса были получены от специалистов, которые занимаются составлением спецификаций, подготовкой рекомендаций и/или закупками устройств для промышленных сетей. Среди них 51% делали это для удовлетворения потребностей предприятия, 31% — для OEM (перепродажи) и 18% — для того и другого.
66% респондентов прибегали к услугам или создавали группы специалистов разного профиля по работе с промышленными сетями, а 34% этого не делали. Из тех, кто входил в первую категорию, 61% занимались инженерной деятельностью, 35% — информационными технологиями, 26% — инженерной поддержкой производства, 24% — управлением производством, 12% — обслуживанием клиентов и технической поддержкой, 11% — контролем качества и страхованием. И совсем немного было тех, кто занимался закупками, поставками или был руководителем высшего звена.
Ведущей сферой применения промышленных сетей являются SCADA-системы. За ними следуют диагностика, тестирование и техническое обслуживание, непрерывная и пакетная обработка, управление перемещением, автоматизированное оборудование, управление станком и оборудование ЧПУ (см. диаграмму). К числу применений относятся также насосы, вентиляторы, устройства обдува, непрерывная обработка, упаковочные машины, оборудование для транспортировки материалов (лифты, краны, подъемники) и производство дискретной продукции.
Логически соединенные
Респонденты опроса указали, какие устройства в их приложениях соединены в сеть. В основном, это касается программируемых логических контроллеров (ПЛК) и таких сетевых устройств как мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и т.п. Пять первых мест занимают сетевые программные средства, устройства и системы ввода/вывода и распределенные и/или гибридные системы управления (см. диаграмму). Датчики и связанные с ними системы и передатчики занимают следующие семь позиций в рейтинге, речь идет о таких параметрах, как поток, перемещение, температура, уровень, техническое зрение, близость и давление.
Для всего оборудования, указанного выше, от 10% до 19% респондентов сообщали, что их устройства еще не соединены сетью, но такое соединение ожидается в ближайшие 12 месяцев. В число устройств, которые будут с большой вероятностью (18% или 19%) соединены в течение следующего года, были указаны: компоненты оборудования видеосистем, 10 наиболее применяемых сетей, протоколов и средств связи датчики и/или передатчики потока, температуры и давления.
Ведущие сети и их развитие
Наиболее распространенными способами коммуникации являются Ethernet TCP/IP, RS-232 и 4-20 мА. Остальные протоколы сети и средства связи, входящие в первую десятку, показаны на диаграмме. Неожиданным стало то, что использование 16 других сетей или способов связи было оценено двузначными цифрами. Заметной тенденцией является использование таких семейств протоколов, как: Modbus, Modbus TCP и Modbus PWS; DeviceNet, ControlNet и EtherNet/IP; Profibus-DP, Profibus-PA, Profibus-FMS, Profinet и AS-interface, а также FOUNDATION fieldbus (H1) и HSE (высокоскоростной Ethernet).
Для беспроводных технологий соотношение выглядит следующим образом: 34% — WiFi (IEEE 802.11b), 21% — радиочастотная идентификация (RFID), 14% — Bluetooth (IEEE 802.15) и 6% — ZigBee (802. 11g).
Голоса тех, кто не использует определенную сеть сейчас, но планирует сделать это в следующем году, распределились следующим образом: RFID — 15%, затем следуют DeviceNet, WiFi, ControlNet, Bluetooth, ZigBee, Modbus TCP и CANopen. Те, кто планирует использование (но не использует в настоящее время), а это 8% или 9%, включили в список AS-interface, Ethernet Powerlink, Firewire, FOUNDATION fieldbus (H1), Profibus-DP и Safetybus. Для всех других сетей, кроме WorldFIP, характерен рост.
"Мы видим, что постоянный спрос на Ethernet увеличился более чем на 50% по сравнению с предыдущими годами, — утверждает Ларри Комарек, менеджер по продуктам автоматизации в Americas, подразделении Phoenix Contact. — Росту способствует падение цен и более высокая функциональность компонентов инфраструктуры Ethernet, а также то, что после успешно проведенных испытаний появляются новые пользователи.
Доминирующим протоколом продолжает оставаться Modbus TCP, но в Северной Америке быстро растет использование EtherNet/IP, в то время как в Европе интенсивно развивается Profinet". "Благодаря расширяющемуся спросу на промышленные сети, — говорит Дэвид Хэррис, менеджер продукта в Logic Control Products, Eaton Corp., — пользователям предоставляется больше возможностей для выбора". В Eaton отмечают, что заметное предпочтение отдается таким основанным на Ethernet сетям, как ModbusTCP и EtherNet/IP, а что касается конфигурирования и мониторинга — Ethernet TCP/IP. Они легки для понимания, просты в установке и с меньшими затратами используют распространенное оборудование, что означает более короткую кривую обучения и более высокую рентабельность инвестиций. Переход на сети на основе Ethernet позволяет также обеспечить более открытые соединения с другими устройствами за счет использования таких продуктов, как OPC-серверы.
По словам Хэрриса, там, где необходимы небольшие приложения и работа с существующими устройствами, в Eaton также видят сильную поддержку таких последовательных сетей, как Modbus.
При закупках продукции для промышленных сетей наиболее значимой характеристикой является надежность, ее указывают 85% респондентов. За ней следуют такие характеристики, как качество изделия — 72% и коммуникационные возможности — 69%.
Среди других важных характеристик указываются возможности организации сети (60% или выше), качество документации, простота применения и устойчивость к воздействию факторов окружающей среды. Цена изделия и затраты на техническую поддержку, как и всегда, продолжают оставаться в центре внимания (47% и 37% соответственно).
Как выбрать поставщика
Выбирая производителя при покупке продукции для промышленных сетей, респонденты в первую очередь отдают приоритет такому атрибуту, как получение помощи. Способность реагировать на проблемы, обслуживание пользователя и техническая помощь указаны в 98% ответов. "Успешность бизнеса" и репутация собрали 96%. Известные продавцы и поддержка приложения составляют 94% и 93%. Свыше 85% отметили полноту линии продукта, возможность обучения и предыдущий опыт.
Разница между очень важным и просто важным по некоторым критериям была большой. Так, например, при общем числе 66% ответы по критерию "ведущая марка" разделились в пропорции соответственно 8% и 58%.
Наиболее покупаемыми видами продукции являются устройства ввода/вывода и соединители — 97%, провода и кабели — 96%, элементы сетевой инфраструктуры (мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и т.п.) — 92%, а также подключаемые к сети контроллеры — 86%. Сетевое программное обеспечение получило 77%, датчики с подключением к сети — 67% и такие же исполнительные устройства — 61%.
Около 60% респондентов следят за окупаемостью инвестиций. Типичный срок окупаемости годовых расходов на сетевые приложения у них составил от 12 до 15 месяцев.
ПРОДУКЦИЯ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ СЕТЕЙ
Для получения более подробной информации о производителях посетите указанные ниже сайты компаний.
Процессор Ethernet для ПЛК
Пользователи контроллеров PLC-5 от Allen-Bradley повышают пропускную способность сети, расширяют сбор данных и обмен сообщениями с помощью процессора Ethernet PLC-5 Series F от Rockwell Automation. Протоколы Ethernet производят фильтрацию производственных данных с удаленным контролем и управлением, интеграцию ИТ и поддерживают такие новые службы, как голос и видео. Для протокола Ether Net/ IP Series F создает модель предыдущего процессора и может автоматически согласовывать скорость передачи между 10 и 100 Mбит/с. Гнездо RJ45 на лицевой панели соединяется с кабельным соединением Ethernet CAT-5 без внешнего приемопередатчика. Для ручного согласования скорости данных или использования новой передачи сообщений по e-mail, основанной на событии или происшествии в механизме, необходимо обновление до программного обеспечения Rockwell Software RSLogix 5 (версия 7.1 или более поздняя). (Для повышения скорости связи по Ethernet с использованием автоматического согласования обновления ПО не требуется). Для поддержки обмена нового процессора с полевыми модулями может использоваться программа "Step Forward" (www. ab.com/stepforward/plcupgrade.html).
Rockwell Automation
Физическая защита для коммутаторов Ethernet
Компания Phoenix Contact расширила линейку своих автоматических коммутаторов со стандартной функцией (SF). Для снижения затрат на установку на 20-70% по сравнению с текущими предложениями в 13 новых SFN (узких) коммутаторах используется технология коммутации третьего поколения. 5- и 8-портовые SFN коммутаторы (10/100 Mбит/с) обеспечивают недорогие, рассчитанные на промышленное применение функции коммутации базового уровня в узком корпусе и связь по оптоволокну со скоростью 100 Mбит/с. Линейка поддерживает один или два порта с SC или ST-типом соединений. В каждом коммутаторе SFN может быть добавлена дополнительная инфраструктура защиты для блокирования неиспользуемых портов RJ45 и имеющихся кабелей. Эта защита на уровне "физического слоя 1" проста в установке и ограничивает доступ неавторизованного персонала к сети. В конце 2006 г. комплект будет включать первые промышленные автоматические коммутаторы IEEE 802.3z Gigabit для перспективных и информационно емких приложений.
Phoenix Contact GmbH & Co.KG
Автоматические коммутаторы Ethernet: работают при более высокой температуре
Компания Schneider Electric расширила линейку открытых сетевых устройств Connexium (выпускаемых под торговой маркой Telemecanique) промышленного исполнения автоматическим коммутатором Ethernet со степенью защиты IP67, расширенным температурным диапазоном, а также шлюзом Ethernet. Новые функциональные возможности делают гамму более надежной и удобной в применении. Коммутаторы с классом защиты IP67 могут быть установлены на производственных участках или механизмах, где существует угроза попадания воды или иных неблагоприятных воздействий, которые не страшны новым коммутаторам. Встроенная технология промежуточной буферизации проверяет сообщения на заданную длину и контрольную сумму (CRC), гарантируя пересылку корректных сообщений, повышая надежность и уменьшая трафик. Автоматические Ethernet-коммутаторы работают в диапазоне от -40 до 70°C, предлагают варианты соединений по витой паре и/или оптоволокону, Auto-MDI 10/100 afterswitch, сигнальное реле и резервные входы источников питания. Ethernet-шлюз TSXETG100 соединяет устройства Modbus с Ethernet и настраивается через веб-браузер.
Schneider Electric
Адаптер Profibus от Mitsubishi Electric
Межсетевой адаптер Profibus MR-MG30 позволяет безразрывно интегрировать сервосистемы Mitsubishi Electric в среду Profibus. С помощью MR-MG30 можно управлять сервоусилителями в количестве до шести штук, подключенными к собственной сети управления перемещением Mitsubishi SSCNET через единственный канал связи с сетью Profibus.
SSCNET (Servo System Controller Network) представляет собой высокоскоростную сеть для сервоприводов и контроллеров перемещения. Для SSCNET требуется простейшая проводка, при этом сама сеть чрезвычайно надежна. Готовые к применению наборы кабельных разъемов для высокоскоростных сетей перемещения сводят к минимуму расходы на построение соединений, реализуя концепцию "plug-and-play" в самом буквальном смысле.
Коммуникация по шине SSCNET позволяет во время работы иметь непрерывный доступ с контроллера ко всем параметрам и эксплуатационным данным.
Mitsubishi Electric
Промышленные коммутаторы Korenix серии PoE (Питание по Ethernet)
Промышленные коммутаторы Korenix серии PoE (стандарт IEEE 802.3af, Power over Ethernet) способны передавать по UTP или STP кабелю не только данные со скоростью до 100 Мбит/с, но и питание мощностью до 15.4 Вт для каждого подключенного устройства. Эта технология позволяет, с одной стороны, экономить средства и пространство от прокладки электропроводки, с другой -оптимизировать расход электроэнергии и централизовать управление питанием. В качестве оконечных питаемых устройств могут выступать камеры видеонаблюдения, беспроводные точки доступа, видеотелефоны, различные датчики, контроллеры, устройства считывания магнитных карт и др.
Возможность эксплуатации коммутаторов в жестких промышленных условиях обусловлена применением прочного алюминиевого корпуса со степенью защиты IP30 и наличием релейного выхода, оповещающего о сбоях в работе портов и потере питания. Питание подводится либо от источника постоянного тока через стандартный терминальный блок, либо от блока питания AC/DC через DC-разъем.
Korenix
4-проводные D-Coded кабели и коммутаторы Ethernet
Компания Turck Inc. объявила о выпуске линейки 4-проводных D-Coded продуктов физической среды Ethernet, включая кабели, коммутаторы и канальные адаптеры, совместимые с EtherNet/IP. Конфигурации набора кабелей включают опрессованные соединители M12, розетки и вилки RJ45. Прочная кабельная оболочка из ПВХ соответствует требованиям TIA/EIA5 68-B.2 Category 5e к рабочим характеристикам для 10 и 100 Base-T Ethernet и имеет подтверждение UL по устойчивости к солнечному излучению и по маслостой-кости. Промышленные коммутаторы предоставляют 5 или 9 портов eurofast с 4- или 5-выводным портом питания minifast 7/8-16UN и защиту по NEMA 1, 3, 4, 12, 13 и IEC IP67. Коммутаторы автоматически распознают скорость передачи и сохраняют адреса в таблице маршрутизации. Промежуточные изделия включают канальный адаптер, который предоставляет одно- или двухпортовые ответвления eurofast от стандартных распределительных корпусов, и шкафной адаптер для перехода от соединений eurofast к соединениям RJ45. В комплект включены прокладка и монтажная арматура.
Turck
Интеллектуальные модули EtherNet/IP
Cutler-Hammer Intelligent Technolo-gies EtherNet/IP (D77D-EIP) от Eaton увеличивает функциональные возможности соединяемых изделий, позволяя производить контроль и управление устройствами ввода/вывода, управление двигателем и другими связанными с ним устройствами, концентрируя все данные в одном узле. EtherNet/IP Adapter является ведомым устройством в EtherNet/ IP и главным — в QCPort. D77D-EIP имеет кнопку самоконфигурирования для операции по умолчанию, которая производит автоматическое конфигурирование при подключении EtherNet/IP к устройствам системы QCPort.
Eaton
Промышленный беспроводной WAN-маршрутизатор
Компания Digi International представила Digi Connect WAN IA, новый сотовый маршрутизатор и шлюз глобальной сети (WAN), предназначенный для решения задач промышленной автоматизации. Он обеспечивает защищенные сотовые соединения по протоколу GSM или CDMA для надежной связи по основной и резервной сети с такими устройствами промышленной автоматизации, как блоки SCADA-систем, ПЛК и удаленные терминальные модули (RTU). В Digi утверждают, что беспроводные соединения могут быть более экономичными по сравнению с традиционными кабельными за счет более широкой зоны связи с удаленными пунктами. Кроме того, они устраняют такие связанные с проводами источники уязвимости, как аварии из-за погодных явлений или строительных работ. Маршрутизатор соединяет Ethernet с сотовой сетью или обеспечивает интерфейс между последовательной и сотовой сетью. Digi Connect WAN IA имеет функциональность промышленных компонентов программно/аппаратного обеспечения, включая терминальный блок для подачи питания, монтаж на DIN-рейке, сертификацию по Class 1, Div. 2 и поддержку протокола Modbus.
Digi International
Промышленный гигабитный Ethernet-коммутатор
В июле 2006 года компания Moxa Technologies Inc. представила новый гигабитный Ethernet-коммутатор для промышленного применения. EDS-518A принадлежит новому поколению устройств, полностью соответствующих требованиям стандарта RoHS ЕС. 18-портовый управляемый коммутатор оснащен двумя комбинированными гигабитными портами RJ45 (витая пара) или портами SFP (оптоволокно). Поддержка технологии Ethernet Redundant Turbo Ring (время восстановления <300 мс), обеспечивает высокую пропускную способность и надежность сетевой магистрали. EDS-518A поддерживает все
Моха Technologies
AS-Interface получает новую систему ввода/вывода
Семейство продуктов WAGO с AS-Interface для систем ввода/вывода WAGO включает ведущее устройство AS-Interface (с поддержкой устройств "Safety at Work"), модули ввода/вывода для монтажа в полевых условиях (IP67), модули ввода/вывода для монтажа в шкафу (IP20) и источник питания для AS-Interface. "AS-Interface представляет собой самую простую промышленную сеть, которая предназначена для подключения исполнительных механизмов и датчиков. При этом экономия проводных соединений достигает 40%, — говорит Марк ДеКрэмер, менеджер продукта WAGO-I/O-System. — Для соединения модулей ввода/вывода в нем используется один кабель. Чтобы начать работать с этим интерфейсом, необходимы самые минимальные знания шинных систем или протоколов связи".
Ведущий модуль помещается в сетевом узле и имеет поперечный размер не более 12,5 мм. В минимальной конфигурации для узла сети необходим ведущий модуль, контроллер промышленной сети (программируемый или непрограммируемый) и оконечный модуль. Для обеспечения простого подключения к Ethernet, DeviceNet, Profibus, CANopen устройств ввода/вывода, которые обычно не поддерживают AS-i, таких как устройства управления шаговыми двигателями, последовательные или реверсивные счетчики, он может быть укомплектован более чем 200 аналоговыми, цифровыми и специальными модулями WAGO. Ведомые модули AS-interf ace соединяются с ведущим модулем и включают варианты конструкции для полевого монтажа (IP67) и для монтажа на DIN-рейке (IP20). Возможна поставка пяти различных конфигураций.
WAGO
27 декабря, 2017
29 августа, 2022
1 мая, 2008