Промышленная сеть Industrial Ethernet

Крупные производственные установки требуют использования децентрализованных систем управления связанных друг с другом мощной информационной сетью, способной работать в сложных производственных условиях. Средства промышленной связи призваны обеспечить возможность гибкого управления, программирования и контроля работа распределенных систем управления из диспетчерских пунктов.

Одной из наиболее распространенных считается промышленная сеть Industrial Ethernet. Отличается от обычного офисного Ethernet возможностью подключения к сети помимо персональных компьютеров широкой гаммы промышленных устройств, а именно контроллеров, панелей оператора, программаторов, текстовых дисплеев, промышленных компьютеров и так далее.

Данная сеть применяется для обмена данными между программируемыми контроллерами, а так же контроллерами и интеллектуальными партнерами верхнего уровня систем управления.

Промышленный Ethernet может работать со скоростями 10 и 100 мегабит в секунду на проводных линиях связи и 1 гигабит в секунду на оптических линиях связи. Сети работающие со скоростью 100 мегабит и выше, получили название Industrial Fast Ethernet.

В сети Industrial Fast Ethernet применяется метод случайного доступа с контролем несущей и автоматическим определением коллизий, который определяет порядок передачи данных в сети.

Сеть Industrial Ethernet может работать в дуплексном режиме и полудуплексном режиме.

Сеть Industrial Fast Ethernet может работать на витой паре и на оптоволокне. Но она не поддерживает коаксиальный кабель.

Для подключения устройств к сети Industrial Ethernet необходимо установить в нее специальный коммуникационный процессор выполненный в виде модуля контроллера или платы в формате PCI для установки в персональные компьютеры.

Для преодоления ограничения на длину сети требуется применение повторителей Industrial Ethernet, оптических и электрических модулей связи OLM и ELM, а так же электрических и оптических коммутаторов ESM, OSM. Применение коммутаторов обеспечивает следующие дополнительные возможности:

1. Дуплексный режим работы

2. Автоопредление скорости передачи

3. Скоростное включение резерва

4. Резервирование с поддержкой древовидной структуры

Дуплексный режим работы повышает пропускную способность сети в два раза и увеличивает протяженность сети.

Автоопредление – это функция сетевых узлов, позволяющая производить автоматическое определение передачи данных в сети и автоматическую настройку на эту скорость передачи.

Скоростное включение резерва обеспечивает быстрое переконфигурирование сети после её отказа, что предотвращает потерю управления и аварийный останов системы.

В рассматриваемых сетях переконфигурирование сети после возникновения отказа производится менее чем за 0.3 секунды.

Алгоритм использования сетевых древовидных структур определяет правила использования Ethernet при произвольной схеме включения мостов и коммутаторов в сеть. Для предотвращения зацикливания передаваемых пакетов сеть автоматически переконфигурируется в разомкнутую древовидную структуру, даже если имеются резервные линии связи, призванные повысить надежность системы.

В случае обрыва на основной линии связи автоматически включается резервная линия ранее отключенная для предотвращения появления колец.

Техническая реализация стандартного алгоритма сетевых древовидных структур является довольно сложной и поэтому переконфигурирование сети может занимать от 30 до 60 секунд. В этот период передача данных по сети невозможна.

Для систем автоматизации время реакции на отказ сети не должно превышать 0.5 секунды. Поэтому данный алгоритм не гарантирует непрерывности управления. В сетях Industrial Ethernet и Industrial Fast Ethernet используются улучшенный алгоритм резервирования, который обеспечивает время переконфигурирования не более 0.3 секунды в сети с максимальной конфигурацией.