Jak podnieść niezawodność sieci Ethernet w instalacjach produkcyjnych?

Wielość dostępnych sposobów tworzenia połączeń nadmiarowych w zarządzalnych przełącznikach Ethernet – Astraada Net – i możliwość ich jednoczesnego użytkowania sprawia, że niemal w każdym układzie jesteś w stanie dobrać optymalną konfigurację, która sprosta wymaganiom stawianym przed siecią Ethernet na instalacji.

Poniżej poznasz różne dostępne metody tworzenia nadmiarowych połączeń z przykładami ich wykorzystania.

STP (spanning tree protocol) to jeden z najczęściej występujących w przełącznikach Ethernet mechanizmów służących do zabezpieczenia sieci Ethernet poprzez tworzenie nadmiarowych połączeń i automatyczne sterowanie nimi poprzez przełączniki w celu ich zablokowania (aby uniknąć pętli) lub aktywacji (w przypadku awarii lub zmiany architektury sieci). Charakteryzuje się możliwością tworzenia dowolnych struktur połączeń, najczęściej przypominających strukturę drzewa z głównym nadzorującym układ przełącznikiem Ethernet (root) oraz odchodzącymi od „korzenia” gałęziami.

Niewątpliwą zaletą redundancji połączeń Ethernet opartej o STP jest jego dostępność w rozwiązaniach wielu producentów oraz sama konfiguracja sieci. Jednak rozwiązanie to nie jest pozbawione również wad, z których najistotniejszą w szczególności do rozwiązań stosowanych w przemyśle, jest czas potrzebny na ustabilizowanie sieci (dla bardziej złożonych struktur może być liczony w minutach).

Problem szybkości stabilizacji sieci zmniejsza prosty zabieg polegający na określeniu portów brzegowych, do których podłączone są już jedynie urządzenia końcowe lub użycie kolejnej wersji protokołu o nazwie RSTP (Rapid STP). Mimo że nowsza wersja protokołu jest szybsza i dobrze się sprawdza w sieciach biurowych, może okazać się niewystarczająco szybka dla komunikacji pomiędzy układami PLC i układami wejść/wyjść, aby zapewnić ciągłą wymianę danych.

W sieciach bardziej złożonych, gdzie pojawiają się sieci VLAN, stosuje się jeszcze kolejną implementację STP – MSTP, która to implementacja uwzględnia jeszcze podział na podsieci w kontekście blokowania i aktywności portów.

Dedykowanym rozwiązaniem w sieciach przemysłowych opartych o Ethernet, podnoszącym jej niezawodność, jest pierścieniowa architektura połączeń (RING). Utworzenie dodatkowego połączenia łączącego pierwszy z przełączników z ostatnim, nadmiarowym przewodem komunikacyjnym, stwarza możliwość alternatywnej drogi wymiany danych.

Oczywiście w trakcie „normalnej” pracy, gdy cała sieć działa prawidłowo, nadmiarowe połączenie jest nieaktywne i odzyskuje swoją funkcję komunikacyjną w chwili wystąpienia awarii na innym łączu. Szybkość, z jaką pracujące w ringu przełączniki są w stanie przełączyć komunikację na dotychczas blokowaną drogę, świadczy o zaawansowaniu przełącznika. W oferowanych przez ASTOR przełącznikach Astraada Net czas ten jest bardzo krótki i może osiągać wartość nawet poniżej 5 ms, co dla większości dobrze zaprojektowanych sieci jest praktycznie niezauważalne z punktu widzenia poprawności komunikacji.

Protokołem, który to umożliwia, jest Rapid Super Ring lub jego odmiana z obsługą wielu ringów w jednym przełączniku: Multiply Super Ring (technologie opatentowane przez producenta urządzeń – Korenix).

Dodatkowo w ramach architektury typu ring, ale nie tylko, można zwielokrotnić (agregować) zwiększając niezawodność, jak również przepustowość sieci.

W sieciach, gdzie struktura połączeń jest bardziej skomplikowana niż ring, a przy tym bardzo istotny jest czas przywracania redundantnego połączenia z pomocą przy konfiguracji sieci, przychodzą nam dwie kolejne technologie dostępne w zarządzalnych przełącznikach Astraada Net – Dual-Homing oraz Super Chain.

Dual Homing to możliwość stworzenia nadmiarowego połączenia pomiędzy przełącznikami pracującymi w ringu z kolejną grupą urządzeń pracujących w niezależnym ringu. Ponadto połączenie nadmiarowe realizowane jest z poziomu innego switcha niż połączenie podstawowe. Taki układ cechuje się również bardzo krótkim czasem przełączania komunikacji na łącze rezerwowe.

Super Chain – to rozwiązanie pozwalające na podłączenie przełączników Astraada Net połączonych magistralowo do innej struktury sieci o nieznanym układzie. W konsekwencji uzyskujemy połączenie przypominające ring, ale należy zaznaczyć, iż fragment tego ringu stanowi struktura o nieznanej architekturze i stosowanych, lub nie, mechanizmach wspomagających nadmiarowe połączenia. I mimo że w konsekwencji zostanie stworzone połączenie nadmiarowe, sieć będzie pracowała prawidłowo dzięki wykorzystaniu technologii Super Chain.

Przeczytaj więcej o switchach przemysłowych Astraada Jet-Net na naszej stronie.