Hallatav või haldamatu kommutaator – ja millal on vaja TSN-i

Mis vahe on?

Kommutaator saadab iga Etherneti kaadri õigesse porti. Haldamatu kommutaator teebki ainult seda: see õpib aadressid ise selgeks ja töötab kohe. Hallatavat kommutaatorit saab seadistada veebibrauseri, käsurea või SNMP kaudu. Siis saad võrgu osadeks jagada, olulisele liiklusele eelise anda, lisada liiasuse ja näha, mis igas pordis toimub.

Nende vahepeal on nutikad kommutaatorid, mida mõnikord nimetatakse ka osaliselt hallatavateks. Need pakuvad valikut funktsioone, näiteks VLAN-e, RSTP-d ning PROFINET-i või EtherNet/IP toetust, kuid neid on lihtsam seadistada.

Tööstuses olulised funktsioonid

VLAN

VLAN jagab ühe füüsilise võrgu mitmeks loogiliseks võrguks. Juhtimissüsteemid, kaamerad ja kontoriliiklus saavad kasutada samu kommutaatoreid ilma üksteist nägemata. See piirab häireid ja parandab turvalisust.

Prioritiseerimine (QoS)

Liiklusele määratakse standardi IEEE 802.1p järgi prioriteet, nii et suure koormusega ühenduses liiguvad I/O-andmed failiedastuse ja video ees.

IGMP snooping

Kommutaator saadab multiedastuse (multicast) ainult neisse portidesse, mis on seda küsinud. See on oluline EtherNet/IP võrkudes ja videovoogude puhul, kus multiedastus ujutaks muidu kogu võrgu üle.

Liiasus

RSTP (IEEE 802.1w) on standard, mis töötab eri kaubamärkide vahel, kuid suuremates võrkudes võib taastumine võtta alla sekundi kuni mitu sekundit. Ringprotokollid, nagu MRP (IEC 62439-2), ja tootjapõhised protokollid, nagu Moxa Turbo Ring, taastuvad kümnete kuni sadade millisekundite jooksul. HSR ja PRP (IEC 62439-3) saadavad liiklust korraga kaht teed pidi, mis annab katkestusteta liiasuse, näiteks alajaamades.

Diagnostika ja PoE

Hallatav kommutaator näitab iga pordi ühenduse olekut, vigu ja liiklust ning saab saata alarme SNMP, e-posti või releeväljundi kaudu. PoE toidab kaameraid, pääsupunkte ja andureid üle võrgukaabli: kuni 15,4 W pordi kohta standardiga IEEE 802.3af, 30 W standardiga 802.3at ja kuni 90 W standardiga 802.3bt, mõõdetuna kommutaatori juures.

Mida nõuab tööstus kommutaatorilt?

• Temperatuur – tööstuslikke kommutaatoreid on saadaval temperatuurivahemikule −40 kuni 75 °C, ilma ventilaatoriteta.
• Paigaldus – DIN-liist või sein metallkorpusega ning magistraalvõrkude jaoks 19-tollised räkid.
• Toide – kaks alalispinge sisendit, näiteks 12–48 V DC, ja alarmirelee toite kadumise korral.
• Pistikud ja tihendus – vibratsiooniga kohtades M12 RJ45 asemel ning sõidukites ja välitingimustes IP67.
• Sertifikaadid – EN 50155 raudteeveeremile, IEC 61850-3 alajaamadele ning Class I Division 2 või ATEX Zone 2 plahvatusohtlikele aladele.

Milline kommutaator kuhu sobib?

Mis on TSN ja millal see oluline on?

Time-Sensitive Networking (TSN) on IEEE 802.1 standardite kogum, mis muudab tavalise Etherneti deterministlikuks. Ilma TSN-ita võib suur videovoog või failiedastus juhtimisandmeid hetkeks viivitada. TSN-iga saab ajakriitiline liiklus garanteeritud latentsuse ka siis, kui võrk on muud liiklust täis.

• IEEE 802.1AS – ühine kell kõigis seadmetes.
• IEEE 802.1Qbv – ajakavastatud ajapilud ajakriitilisele liiklusele.
• IEEE 802.1Qbu ja 802.3br – pikki kaadreid saab katkestada, kui kiireloomuline kaader peab läbi pääsema.
• IEEE 802.1CB – kaadrid saadetakse katkestusteta liiasuse jaoks kaht teed pidi.

TSN on oluline siis, kui juhtimine, video ja IT peavad jagama üht võrku rangete ajanõuetega, kui liikumisjuhtimine peab toimima ühise võrgu kaudu, ning sõidukites, lennunduses ja kaitsetööstuses, kus ühel magistraalil on palju süsteeme. PROFINET-il ja OPC UA-l on TSN-variandid ning IEC/IEEE 60802 määratleb tööstusautomaatika jaoks ühise TSN-profiili.

Tüüpiline masin või tootmisrakk ei vaja täna TSN-i. PROFINET ja EtherNet/IP töötavad hästi tavaliste hallatavate kommutaatoritega. Kui aga ehitad tehast, mis peab vastu pidama 15–20 aastat, võib siiski olla mõistlik TSN-i toe kohta küsida.

Levinud vead

1. Haldamatu kommutaator EtherNet/IP võrgus. Ilma IGMP snoopinguta läheb multiedastus igasse porti ja lihtsad seadmed võivad saada rohkem liiklust, kui nad suudavad töödelda.
2. Silmus ilma liiasusprotokollita. Kui kaks porti ühendatakse kogemata omavahel, võib leviedastustorm kogu võrgu maha võtta. RSTP või tormikaitse hoiab selle ära.
3. Ühes ringis on erinevad ringprotokollid. Tootjapõhised ringprotokollid töötavad eri kaubamärkide vahel harva. Kui kombineerid kaubamärke, vali standard, näiteks MRP või RSTP.
4. PoE võimsusvaru on liiga väike. Kontrolli nii pordi võimsust kui ka kommutaatori koguvõimsust. Kaheksa 30 W kaamerat vajavad 240 W.
5. Vaikeparool on alles. Tehaseparooliga hallatav kommutaator on avatud uks juhtimissüsteemi. Vaheta paroolid ja lülita kasutamata teenused välja.

Kommutaatorid SCN-ilt

Pakume haldamatuid, hallatavaid ja TSN-kommutaatoreid teiste hulgas tootjatelt Moxa, Axiomtek, Yaskawa, Duagon, Diamond Systems ja Enercon. Valik ulatub väikestest DIN-liistu kommutaatoritest kuni 3. kihi räkikommutaatorite, rongide M12 kommutaatorite ja kaitsesüsteemide VPX-kommutaatoriteni.

Näiteid meie valikust

Korduma kippuvad küsimused

Kas hallatavaid ja haldamatuid kommutaatoreid saab kombineerida?

Jah, need töötavad koos samas võrgus. VLAN-id, IGMP snooping ja liiasus kehtivad aga ainult hallatavates kommutaatorites, seega paiguta need sinna, kus liiklus kokku jookseb.

Mis on IGMP snooping?

Funktsioon, mille abil kommutaator jälgib, millised seadmed soovivad multiedastusvoogu, ja saadab selle ainult nende portidesse. Ilma selleta läheb multiedastus igale poole.

Kas PROFINET vajab hallatavat kommutaatorit?

Mitte alati. Conformance Class A töötab tavaliste kommutaatoritega, kuid Class B nõuab PROFINET-diagnostikaga kommutaatoreid, mis edastavad muu hulgas topoloogiateavet LLDP ja SNMP kaudu.

Mis vahe on RSTP-l ja MRP-l?

RSTP on üldine IEEE standard, mis töötab igas topoloogias, kuid taastumine võib võtta kuni paar sekundit. MRP on loodud tööstusvõrkude ringide jaoks ja taastub garanteeritud aja jooksul, tavaliselt kõige rohkem 200 ms.

Kas tavalised seadmed töötavad TSN-võrgus?

Jah, TSN-kommutaatorid edastavad ka tavalist Etherneti liiklust. Latentsusgarantiid kehtivad aga ainult ajakavastatud liiklusele ja kõik teekonnal olevad kommutaatorid peavad TSN-i toetama.