Hallittava vai hallitsematon kytkin – ja milloin TSN?

Mikä on ero?

Kytkin lähettää jokaisen Ethernet-kehyksen oikeaan porttiin. Hallitsematon kytkin tekee vain sen: se oppii osoitteet itse ja toimii heti. Hallittavaa kytkintä voi konfiguroida selaimella, komentoriviltä tai SNMP:llä. Silloin voit jakaa verkon osiin, priorisoida tärkeää liikennettä, rakentaa redundanssia ja nähdä, mitä kussakin portissa tapahtuu.

Näiden välissä ovat smart-kytkimet, joita kutsutaan joskus kevyesti hallittaviksi. Niissä on osa toiminnoista, kuten VLANit, RSTP ja PROFINET- tai EtherNet/IP-tuki, mutta ne on helpompi ottaa käyttöön.

Teollisuudessa tärkeät toiminnot

VLAN

VLAN jakaa yhden fyysisen verkon useaksi loogiseksi verkoksi. Ohjausjärjestelmät, kamerat ja toimistoliikenne voivat käyttää samoja kytkimiä näkemättä toisiaan. Tämä rajoittaa häiriöitä ja parantaa tietoturvaa.

Priorisointi (QoS)

Liikenne merkitään prioriteetilla IEEE 802.1p:n mukaan, jolloin I/O-data menee tiedostosiirtojen ja videon edelle, kun yhteys on kovassa kuormassa.

IGMP snooping

Kytkin lähettää multicast-liikenteen vain niihin portteihin, jotka ovat sitä pyytäneet. Tämä on tärkeää EtherNet/IP-verkoissa ja videovirroissa, joissa multicast muuten tulvisi koko verkkoon.

Redundanssi

RSTP (IEEE 802.1w) on standardi, joka toimii eri valmistajien laitteiden välillä, mutta palautuminen voi suuremmissa verkoissa kestää alle sekunnista useisiin sekunteihin. Rengasprotokollat, kuten MRP (IEC 62439-2), ja valmistajakohtaiset protokollat, kuten Moxa Turbo Ring, palautuvat kymmenissä tai sadoissa millisekunneissa. HSR ja PRP (IEC 62439-3) lähettävät liikenteen kahta reittiä yhtä aikaa katkottoman redundanssin saavuttamiseksi, esimerkiksi sähköasemilla.

Diagnostiikka ja PoE

Hallittava kytkin näyttää porttikohtaisesti linkin tilan, virheet ja liikenteen ja voi antaa hälytyksiä SNMP:n, sähköpostin tai relelähdön kautta. PoE syöttää virtaa kameroille, tukiasemille ja antureille verkkokaapelin kautta: kytkimellä mitattuna enintään 15,4 W porttia kohden IEEE 802.3af:llä, 30 W 802.3at:llä ja jopa 90 W 802.3bt:llä.

Mitä teollisuus vaatii kytkimeltä?

• Lämpötila – teollisuuskytkimiä on saatavana −40…75 °C:n alueelle ilman tuulettimia.
• Asennus – DIN-kisko tai seinä metallikotelolla sekä 19 tuuman räkit runkoverkkoon.
• Virransyöttö – kahdennetut DC-tulot, esimerkiksi 12–48 V DC, ja hälytysrele virtakatkosta.
• Liittimet ja tiiviys – M12 RJ45:n sijaan tärinäisissä kohteissa ja IP67 ajoneuvoihin ja ulkokäyttöön.
• Hyväksynnät – EN 50155 raidekalustoon, IEC 61850-3 sähköasemille sekä Class I Division 2 tai ATEX Zone 2 räjähdysvaarallisiin tiloihin.

Mikä kytkin sopii mihinkin?

Mikä on TSN ja milloin sillä on merkitystä?

Time-Sensitive Networking (TSN) on joukko IEEE 802.1 -standardeja, jotka tekevät tavallisesta Ethernetistä determinististä. Ilman TSN:ää suuri videovirta tai tiedostosiirto voi hetkellisesti viivästyttää ohjausdataa. TSN:n avulla aikakriittinen liikenne saa taatun viiveen, vaikka verkko olisi täynnä muuta liikennettä.

• IEEE 802.1AS – yhteinen kello kaikissa laitteissa.
• IEEE 802.1Qbv – ajastetut aikaikkunat aikakriittiselle liikenteelle.
• IEEE 802.1Qbu ja 802.3br – pitkät kehykset voidaan keskeyttää, kun kiireellisen kehyksen pitää päästä läpi.
• IEEE 802.1CB – kehykset lähetetään kahta reittiä katkottoman redundanssin saavuttamiseksi.

TSN:llä on merkitystä, kun ohjauksen, videon ja IT:n on jaettava sama verkko tiukoin ajoitusvaatimuksin, kun liikkeenohjauksen on toimittava jaetun verkon kautta sekä ajoneuvoissa, ilmailussa ja puolustuksessa, joissa monta järjestelmää käyttää samaa runkoverkkoa. PROFINETista ja OPC UA:sta on TSN-versiot, ja IEC/IEEE 60802 määrittelee yhteisen TSN-profiilin teollisuusautomaatioon.

Tyypillinen kone tai tuotantosolu ei tarvitse TSN:ää tänä päivänä. PROFINET ja EtherNet/IP toimivat hyvin tavallisilla hallittavilla kytkimillä. Jos rakennat laitosta, jonka on tarkoitus kestää 15–20 vuotta, TSN-tukea voi silti olla viisasta kysyä.

Yleisiä virheitä

1. Hallitsematon kytkin EtherNet/IP-verkossa. Ilman IGMP snoopingia multicast menee jokaiseen porttiin, ja yksinkertaiset laitteet voivat saada enemmän liikennettä kuin ne pystyvät käsittelemään.
2. Silmukka ilman redundanssiprotokollaa. Jos kaksi porttia kytketään vahingossa yhteen, broadcast-myrsky voi kaataa koko verkon. RSTP tai myrskysuojaus estää sen.
3. Eri rengasprotokollia samassa renkaassa. Valmistajakohtaiset rengasprotokollat toimivat harvoin eri merkkien välillä. Jos yhdistelet merkkejä, valitse standardi, kuten MRP tai RSTP.
4. PoE-teho ei riitä. Tarkista sekä porttikohtainen teho että kytkimen kokonaistehobudjetti. Kahdeksan 30 W:n kameraa tarvitsee 240 W.
5. Oletussalasana on yhä käytössä. Hallittava kytkin tehdassalasanalla on avoin ovi ohjausjärjestelmään. Vaihda salasanat ja poista käyttämättömät palvelut käytöstä.

Kytkimet SCN:ltä

Toimitamme hallitsemattomia, hallittavia ja TSN-kytkimiä muun muassa valmistajilta Moxa, Axiomtek, Yaskawa, Duagon, Diamond Systems ja Enercon. Valikoima ulottuu pienistä DIN-kiskokytkimistä Layer 3 -räkkikytkimiin, junien M12-kytkimiin ja puolustusjärjestelmien VPX-kytkimiin.

Esimerkkejä valikoimastamme

Usein kysyttyä

Voiko hallittavia ja hallitsemattomia kytkimiä käyttää sekaisin?

Kyllä, ne toimivat yhdessä samassa verkossa. VLANit, IGMP snooping ja redundanssi toimivat kuitenkin vain hallittavissa kytkimissä, joten sijoita ne kohtiin, joissa liikenne kohtaa.

Mikä on IGMP snooping?

Toiminto, jossa kytkin pitää kirjaa siitä, mitkä laitteet haluavat multicast-virran, ja lähettää sen vain niiden portteihin. Ilman sitä multicast menee kaikkialle.

Tarvitseeko PROFINET hallittavan kytkimen?

Ei aina. Conformance Class A toimii tavallisilla kytkimillä, mutta Class B vaatii kytkimiltä PROFINET-diagnostiikan, mukaan lukien topologiatiedot LLDP:n ja SNMP:n kautta.

Mitä eroa on RSTP:llä ja MRP:llä?

RSTP on yleinen IEEE-standardi, joka toimii missä tahansa topologiassa, mutta palautuminen voi kestää muutaman sekunnin. MRP on suunniteltu teollisuusverkkojen renkaisiin ja palautuu taatussa ajassa, yleensä enintään 200 ms:ssa.

Toimivatko tavalliset laitteet TSN-verkossa?

Kyllä, TSN-kytkimet välittävät tavallista Ethernet-liikennettä. Viivetakuut koskevat kuitenkin vain ajastettua liikennettä, ja jokaisen reitin varrella olevan kytkimen on tuettava TSN:ää.