8 800 775 00 40 Звонок по России бесплатный Заказать доставку каталогов
С 9:00 ДО 18:00 График работы: пн-пт Быстрый заказ
Товар - 0
На сумму - 0.00 RUB
Каталог товаров производители

Избыточные (резервированные) сети для промышленности

Резервированные сети для промышленности

Оглавление:


Высокая надежность системы, благодаря избыточности

Промышленные установки,  разрабатываются и реализуются с целью достижения высокой надежности. Последствия системных сбоев – дорогостоящее  время простоя, затраты на перезапуск, потеря ценных данных или материальных ресурсов.
Системы управления с резервированием и сети, сконфигурированные с резервированием, защищают предприятия от сбоев в системах автоматизации. При возникающих неисправностях система высокой надежности обеспечивает автоматическое восстановление обмена данными без каких-либо последствий для предприятия.

Промышленные установки

 
Для достижения максимально быстрой реакции, требуемой промышленными компаниями, много лет в SIMATIC NET  используются  стандартизированные протоколы резервирования сетей, поддерживающие при сбоях время реконфигурации в несколько миллисекунд.

Для промышленных сетей Ethernet компания Siemens предлагает различные решения для приложений, критичных к высокой  надежности, не допускающие дополнительной задержки в передаче данных. 

В целом,  существует два типа избыточности: 

  • Избыточная система: система автоматизации высокой надежности реализуется посредством дублирования компонентов системы автоматизации и компонентов коммуникаций.
  • Избыточность среды обмена данными: компоненты системы не дублируются, а в случае сбоя в сети, предприятие будет продолжать  работать, используя  резервные коммуникационные маршруты.

SIMATIC NET

    резервированные сети


В этой статье объяснены различные структуры получения избыточности среды передачи данных. Дополнительная информация по избыточности доступна по ссылке.

Протокол резервирования

Продукт

Топология

Применение

Время реконфигурации

HSR

High-availability Seamless Redundancy

Бесшовное резервирование высокой надежности

 (IEC 62439-3)

Для сетей HSR

SCALANCE X204RNA

Кольцо

Производство и распределение электроэнергии

Бесшовное

SCALANCE X204RNA EEC

PRP

Parallel Redundancy Protocol

Протокол параллельного резервирования

(IEC 62439-3)

Для сетей PRP

SCALANCE X204RNA

Линейная, звездообразная, древовидная

Автоматизация на судах,  распределительные устройства,  туннели, трубопроводы, электростанции, системы управления непрерывными процессами  (PCS 7)

Бесшовное

SCALANCE X204RNA EEC

SOFTNET-IE RNA

MRPD

Media Redundancy for Planned Duplication

Избыточность среды передачи данных запланированного дублирования в соответствии со стандартом PROFINET – Isochronous Real-Time (IRT). 

(IEC 61158 Type 10)

SCALANCE X-200IRT, SIMATIC S7, ET 200SP, SINAMICS, SIMOTION, устройства PROFINET с интегрированным 2-х портовым коммутатором

Кольцо

Специально для изохронного управления приводом (например, в печатной промышленности)

Бесшовное

MRP

Media Redundancy Protocol

Протокол избыточности среды передачи данных

Стандарт PROFINET

(IEC 62439-2)

SCALANCE X-200, X-300, X-400, X-500, SIMATIC S7, ET 200, SINAMICS, устройства PROFINET с интегрированным 2-х портовым коммутатором

Кольцо

Промышленность/автоматизация процессов

200 мс

High Speed Redundancy

Избыточность высокого быстродействия

SCALANCE X-200, X-300, X-400, X-500

Кольцо

Промышленность/автоматизация процессов

300 мс

Standby coupling

Резервное соединение

SCALANCE X-200IRT, X-300, X-400, X-500

Резервное

соединение

Автоматизация процессов

300 мс

STP/RSTP

(Rapid) Spanning Tree Protocol

Быстрый протокол связующего дерева

SCALANCE X-300, X-400, X-500

Линейная, звездообразная, древовидная

Офисная

 автоматизация

В зависимости от размера сети и конфигурации

Router redundancy

Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP)

Протокол резервирования виртуального маршрутизатора

Коммутаторы 3 уровня.

Например, SCALANCE X-400, X-500

Линейная, звездообразная, древовидная, кольцо

Для сопряжения сети через WAN, например, Internet

От одной до нескольких секунд


Резервированные сети PRP в соответствии с IEC 62439-3

Решение для системы высокой надежности с бесшовной и без задержек передачей данных по двум сетям. 


Протокол параллельного резервирования PRP (Parallel Redundancy Protocol).

Протокол параллельного резервирования PRP согласно стандарту IEC 62439-3 основывается на передаче фреймов по двум независимым сетям. SCALANCE X-200RNA (Redundant Network Access - резервированный доступ к сети), предназначенные для сетей PRP, подключают устройства без поддержки функций PRP к двум параллельным сетям.

Бесшовные параллельные сети с протоколом резервирования PRP

    SOFTNET-IE RNA

Бесшовные параллельные сети
с протоколом резервирования PRP

   

Программное обеспечение
SOFTNET-IE RNA


Программное обеспечение SOFTNET-IE RNA или SCALANCE X-200RNA отправителя дублирует фрейм отправителя в каждую из двух сетей. Даже в случае отказа, фрейм сообщения всегда передается без задержки, поскольку не требуется реконфигурации сети.

Протокол прозрачен для прикладных задач (например, PCS 7,T3000) в ПК. При неблагоприятных условиях по электромагнитной совместимости может быть применен SCALANCE X204RNA EEC.

Бесшовная передача данных обеспечивает в параллельных сетях предельное значение показателя надёжности и доступности и может быть использована во множестве приложений, например, на кораблях, в распределительных устройствах или вдоль трубопроводов.


Избыточные сети HSR в соответствии с IEC 62439-3

Решение для систем высокой надежности с бесшовной и без задержек передачей данных в сетях с кольцевой топологией.


Протокол бесшовного резервирования высокой надежности HSR

Протокол HSR (High-availability Seamless Redundancy ) в соответствии со стандартом IEC 62439-3 основан на передаче фреймов в оба направления в сетях с кольцевой топологией. В случае отказов, фрейм сообщения будет отправлен без какой-либо задержки. В отличие от большинства других протоколов, основанных на избыточности,  не требуется времени для реконфигурации (изменения маршрутов передачи данных). 


Бесшовная кольцевая сеть с протоколом резервирования HSR

    SCALANCE X204

Бесшовная кольцевая сеть 
с протоколом резервирования HSR

SCALANCE X204RNA EEC и X204RNA


В сетях с кольцевой топологий, бесшовная  передача данных, реализуемая для заводов с высокой надежностью, использует протокол HSR. Для передачи с избыточностью из сети HSR в сеть PRP могут быть использованы устройства SCALANCE X204RNA с поддержкой функционала  HSR.

При неблагоприятных условиях по ЭMC (электромагнитной совместимости) может быть использован SCALANCE X204RNA EEC. Бесшовная передача данных обеспечивает в сетях с кольцевой топологией предельное значение показателя надёжности и может быть использована во множестве приложений, например, для буровых установок, нефтеперерабатывающих заводов и распределительных устройств.


Избыточные сети PRP/HSR в соответствии с IEC 62439-3

Бесшовное избыточное соединение между сетями PRP и HSR


Избыточные сети PRP/HSR в соответствии с IEC 62439-3


Соединение PRP и HSR сетей

Одна сеть PRP и одна сеть HSR соединяются с избыточностью через SCALANCE X204RNA или SCALANCE X204RNA EEC. Эти методики резервирования обычно используются в распределительных устройствах.


Бесшовное избыточное соединение между сетями PRP и HSR

Бесшовное избыточное соединение между сетями PRP и HSR3


Использование протоколов избыточности в различных отраслях


Использование протоколов избыточности в различных отраслях


Из чего можно извлечь пользу на первый взгляд:

  • Уровень управления проектируется с сетью PRP, поскольку она обладает самой высокой надежностью. Не критичные и распределенные на большой площади процессы могут быть с минимальными затратами охвачены сетью HSR кольцевой структуры. Бесшовную работу обеспечивают оба протокола.
  • Отправка двух фреймов гарантирует отсутствие задержки при сбое.
  • Для создания сетей PRP достаточно использования аппаратного (SCALANCE X204RNA) и программного (SOFTNET-IE RNA) обеспечения.
  • Сети PRP и HSR легко соединяются при использовании одного устройства, сконфигурированного для сопряжения.
  • Легкое соединение сетей максимальной надежности (структура дублированной сети с протоколом PRP) и оптимальных по стоимости кольцевых сетей (структура сети с протоколом HSR).
  • Широкий ряд продуктов для соединения сетей PRP и HSR включает устройства исполнения IP20 для промышленной среды, а также для широкого диапазона условий окружающей среды (тип EEC), для использования на электростанциях и в распределительных устройствах.

Избыточные сети в соответствии со стандартом PROFINET

Избыточность среды передачи данных


Избыточность среды передачи данных для соединения контроллеров (уровень управления) в сеть высокой надежности с топологией электрического кольца

Избыточность среды передачи данных для соединения контроллеров (уровень управления) в сеть высокой надежности с топологией электрического кольца


Протокол избыточности MRP в соответствии со стандартом PROFINET идеально подходит для сетей с контроллерами и системами на уровне управления.


Избыточность среды передачи данных на полевом  уровне: MRP и MRPD

MRP

Высокая надежность промышленной установки может быть достигнута при использовании кольцевой топологии. Избыточная среда передачи данных может быть реализована либо с использованием коммутаторов, либо просто использованием интерфейсов PROFINET контроллеров SIMATIC и распределенной периферии. При 50 участниках в кольце, благодаря протоколу MRP, обеспечивается время реконфигурации сети  200 мс. Когда обмен нарушается только в одном секторе кольца, может быть предотвращен останов промышленной установки  (в зависимости от времени реакции). 

Диагностикой всегда предлагаются меры по быстрому определению причины сбоя, тем самым снижая время простоя. 


Автоматизация в промышленности и управление процессами

Особенно подходит для… Автоматизации в промышленности и управления процессами


MRPD

Высокая надежность сети может быть достигнута использованием совместимого с PROFINET протокола избыточности среды передачи данных запланированного дублирования MRPD (Media Redundancy for Planned Duplication), без затрат времени на реконфигурацию. 

Изохронное управление приводом, в печатной промышленности
Особенно подходит для… Изохронного управления приводом, в печатной промышленности


Протокол MRPD – расширенный протокол MRP с отправкой по кольцу дублированных фреймов. Сеть может быть организованна только коммутаторами SCALANCE X-200IRT и дополнительными компонентами, имеющими функции IRT (Isochronous Real-Time) – изохронного реального времени (стандарт PROFINET), такими как контроллеры SIMATIC, ET 200, SIMOTION и приводы SINAMICS.


Избыточные соединения


Избыточность высокого быстродействия

При применении заводских сетей высокой надежности, избыточность высокого быстродействия в кольце может быть реализована посредством протокола High Speed Redundancy. Время реконфигурации в кольце с 50 коммутаторами достигает 300 мс.     Избыточность высокого быстродействия


Резервное соединение

Коммутаторы Industrial Ethernet серий SCALANCE X-300 и X-400 оснащены функцией резервного соединения сегментов сети, а именно, соединения избыточных сетей с кольцевой топологией. Это особенно необходимо при автоматизации процессов для соответствия требованиям по надежности сети.

    Резервное соединение

Быстрый протокол связующего дерева - (Rapid) Spanning Tree Protocol STP/RSTP

Быстрый протокол связующего дерева – протокол избыточности с минимальным временем реакции, стандартизованный в IEEE-802.1D (2004). Время реконфигурации от 50 мс, зависит от топологии. 

    Быстрый протокол связующего дерева - (Rapid) Spanning Tree Protocol STP/RSTP

Протокол резервирования маршрутизатора VRRP 

(Virtual Router Redundancy Protocol - протокол резервирования виртуального маршрутизатора) 

Коммутаторы 3 уровня, например SCALANCE X-500, поддерживают избыточность маршрутизатора, а так же параллельные маршруты, значительно повышающие надежность сети. Следовательно, они пригодны для использования в высокоскоростных заводских сетях (например, с высокоскоростной избыточностью). Т.к. также поддерживаются стандарты IT (например, VLAN, IGMP, RSTP), возможна бесшовная интеграция сетей автоматизации в существующие офисные сети. Функции маршрутизатора на 3 уровне допускают обмен между различными IP-подсетями.

    Протокол резервирования маршрутизатора VRRP

Избыточное соединение двух оптических гигабитных подсетей с помощью SCALANCE X-400 на 2 и 3 уровнях.

    Industrial Ethernet коммутатор 3 уровня SCALANCE X-500

Избыточное соединение двух оптических гигабитных подсетей
с помощью SCALANCE X-400 на 2 и 3 уровнях

   

SCALANCE X-500 коммутатор 3 уровня Industrial Ethernet





Поделиться
Прочту позже

Мы отправим статью на Ваш E-mail

канал на youtube