Przyszłość wielu przedsiębiorstw zależy od tego, jak przebiega w nich proces wymiany danych. Dotyczy to zwłaszcza przesyłania informacji z poziomu obiektowego do aplikacji biurowych. Sieci przemysłowe odpowiedzialne za komunikację powinny być tak zaprojektowane, by zapobiegać zakłóceniom i gwarantować szybki przepływ danych, dbając przy tym o ich ochronę. Na dodatek muszą być łatwe w obsłudze. Właśnie takie rozwiązania proponuje Phoenix Contact – producent niezawodnych komponentów do sieci przemysłowych, dzięki którym można zoptymalizować komunikację w nowoczesnej firmie.
Sieci przemysłowe a system komunikacji
Komunikacja to podstawa – dotyczy to zarówno maszyn, jak i ludzi. Nie zawsze przebiega ona jednak zgodnie z założeniem jej uczestników, co prowadzi do braku wzajemnego zrozumienia, a w rezultacie może powodować nieodwracalne szkody. To właśnie sprawia, że tak ważna jest uregulowana komunikacja, oparta o jasne wytyczne. Tylko dzięki niej można cieszyć się swobodnym przepływem informacji. Ta zasada znajduje zastosowanie nie tylko w kontaktach międzyludzkich, ale również w systemach oraz maszynach. Dlatego w każdym przedsiębiorstwie tak ważne są sieci przemysłowe, które umożliwiają swobodną komunikację i nie dopuszczają do powstawania zakłóceń.
Co wpływa na komunikację sieciową?
Przedsiębiorstwa najczęściej wykorzystują do komunikacji sieć Ethernet, która nieustannie się rozwija. Liczba obsługujących ją komponentów jest coraz większa. Ma to wiele zalet, ale też i wady – wzrasta ryzyko niechcianego obiegu informacji w sieci, co może prowadzić do zakłóceń w procesach produkcyjnych. Takie zagrożenie może być wynikiem np. podłączenia nieautoryzowanych urządzeń albo nieprawidłowego ustanowienia pętli. By komunikacja mogła przebiegać bez problemów, konieczne jest korzystanie z dedykowanych protokołów, jak np. EtherNet/IP™ oraz PROFINET, ale nie każde urządzenie jest dostosowane do tego, by z nimi współpracować i jednocześnie umożliwiać swobodną wymianę danych. Warto mieć to na uwadze, rozbudowując sieci przemysłowe.
Do ważnych czynników, wpływających na komunikację sieciową, należy także zaliczyć trendy technologiczne. Szczególnie godne uwagi są takie rozwiązania, jak chmury, które są coraz częściej stosowane w przedsiębiorstwach, podobnie jak inteligentne urządzenia. Dużym usprawnieniem jest też możliwość zdalnej konserwacji sprzętu. Istotną kwestią jest również cyberbezpieczeństwo.
Wszystkie te czynniki usprawniają pracę firmy, dlatego też muszą o nich pamiętać konstruktorzy maszyn, którzy w związku z tym projektują coraz bardziej rozbudowane sieci przemysłowe. Ich budowa musi być na tyle przemyślana, by mogły być uzupełniane o nowe rozwiązania. Na dodatek sieci te muszą być łatwe w obsłudze – będą z nich korzystali nie tylko pracownicy firmy, ale też osoby zatrudniane przez jej kontrahentów.
Więcej informacji o tym, jak można konfigurować i planować inteligentne sieci przemysłowe znajduje się na stronie www.phoenixcontact.pl.
Ułatwiona konfiguracja sieci maszynowych
Tylko odpowiednio zaprojektowane urządzenia są w stanie sprostać wyżej opisanym wymaganiom. Dlatego w sieciach maszynowych stosowane są nie tylko nowoczesne switche, łączące komponenty i pozwalające na sterowanie transmisją danych, ale też nowe rodzaje sprzętów, takich jak np. moduły bezprzewodowe. Są one wykorzystywane do łączenia systemów transportowych lub mobilnych urządzeń końcowych z siecią automatyki. Przedsiębiorstwa coraz częściej sięgają też po komponenty bezpieczeństwa, które pozwalają na bezpieczną integrację maszyn z siecią produkcyjną i chronią urządzenia, umożliwiając zdalny, szyfrowany dostęp do maszyn.
Od tego czy przedsiębiorstwo korzysta z nowoczesnych rozwiązań maszynowych zależy, czy będzie konkurencyjne na rynku. By zapewnić sobie maksymalną wydajność i mieć pewność, że sieci przemysłowe będą zintegrowane, najlepiej korzystać z komponentów jednego producenta. Dzięki temu można też zaoszczędzić – zamawiając asortyment w jednej firmie, można wynegocjować korzystniejsze ceny. Godne uwagi są m.in. produkty FL Switch 2000, FL WLAN 1100, FL mGuard i TC Cloud Client, oferowane przez producenta urządzeń do sieci przemysłowych, Phoenix Contact. Są to optymalne rozwiązania umożliwiające swobodną komunikację nawet w rozbudowanych sieciach. Zostały zaprojektowane w taki sposób, by działały bezawaryjnie przy współpracy z nowoczesnymi urządzeniami (rys. 1).
Rozwiązania ułatwiające diagnostykę sieci przemysłowych o wysokiej dostępności
Kiedyś rolę interfejsu stosowanego między uczestnikami sieci pełniły zwykle switche niezarządzalne. O ich popularności decydowała przede wszystkim niezbyt wygórowana cena oraz łatwy rozruch. Niestety, potrzeby komunikacyjne w przedsiębiorstwach są teraz większe, co wynika w dużej mierze ze wzrostu liczby uczestników komunikacji, dla których tworzone są sieci przemysłowe. Switche niezarządzalne nie są obecnie najpraktyczniejszym rozwiązaniem – nie zostały wyposażone w funkcjonalności pozwalające na zmniejszenie obciążenia danymi, ani mechanizmy diagnostyki sieci. Dlatego są zwykle stosowane tylko w ograniczonym zakresie.
Odpowiedzią na nowe wymagania rynkowe stały się inteligentne switche. Z ich pomocą można z łatwością obsługiwać urządzenia niezarządzalne, dodatkowo mają też funkcje charakterystyczne dla zarządzalnych switchy. Inteligentne switche, takie jak te z rodziny produktów FL Switch 2000 firmy Phoenix Contact, mogą też obsługiwać mechanizmy redundancji, służące do tłumienia pętli. Pozwalają również korzystać z podstawowych funkcji standardów transmisji PROFINET i EtherNet/IP™. Zwłaszcza tryb niezarządzalny stanowi wsparcie dla pracowników – pozwala on korzystać z urządzenia jak z niezarządzalnego switcha, a jednocześnie wszystkie funkcje zarządzania służące do stabilizacji sieci mogą aktywnie działać w tle. Ponadto, w modelach FL Switch 2100 istnieje możliwość konfiguracji sieci maszynowych do komunikacji gigabitowej.
Rozwiązania bezprzewodowe dla nowoczesnych przedsiębiorstw
Obecnie coraz częściej integruje się systemy transportu autonomicznego i urządzenia mobilne z siecią maszynową. To pociąga za sobą konieczność stosowania bezprzewodowej transmisji danych, np. przy wykorzystaniu sieci WLAN. Warto przy tym zaznaczyć, że punkt dostępowy odpowiedzialny za nadawanie sygnału WLAN musi być zainstalowany na właściwych maszynach, by wymiana danych mogła się odbywać bez zakłóceń. Często miejsce instalacji znajduje się w szafie sterowniczej, na urządzeniu ustawia się z kolei anteny.
Przy wykorzystaniu produktów z rodziny FL WLAN 1100, firma Phoenix Contact udostępniła rozwiązanie, dzięki któremu można bez przeszkód odbierać sygnał WLAN w systemach oraz maszynach (rys. 2). Bezprzewodowy moduł jest korzystną opcją nie tylko dlatego, że łączy w sobie punkt dostępowy i anteny. Warto po niego sięgać również z tego powodu, że może być bezpośrednio montowany na maszynie, szafie sterowniczej, a nawet jako doposażenie na pojeździe mobilnym. Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu metody montażu z pojedynczym otworem. Należy zaznaczyć, że dwie anteny zintegrowane w punkcie dostępowym mogą obsługiwać wszystkie najczęściej stosowane standardy WLAN (IEC 802.11a/b/g/n) oraz częstotliwości (2,4 GHz i 5 GHz). Obsługują również technologię anten MIMO (wielokrotne wejście, wielokrotne wyjście), co skraca czas potrzebny do transmisji danych.
Pełna ochrona danych przy stosowaniu zdalnego dostępu
Korzystanie z rozwiązań Phoenix Contact wiąże się też z dodatkowymi zaletami. Umożliwiają one nie tylko bezpieczne podłączanie maszyn do sieci produkcyjnej, ale też pozwalają na integrację z systemami chmurowymi, a nawet na zdalną konserwację urządzeń przez producenta. Szczególnie ważne jest bezpieczeństwo komunikacji, dlatego Phoenix Contact dba o to, by była w pełni bezpieczna, stosując szyfrowanie.
Rodzina produktów FL mGuard i TC Cloud Client jest wyposażona w moduły zdalnej konserwacji, które pozwalają personelowi serwisowemu na zdalne łączenie się z maszynami i systemami. Potrzebny jest tylko dostęp do internetu – połączenie może być ustawiane za pośrednictwem globalnej sieci komórkowej 4G LTE bądź sieci operatora (rys. 3). Ponadto dzięki MGuard Secure Cloud można skonfigurować skalowalną infrastrukturę VPN z szyfrowaniem wykorzystującym protokół bezpieczeństwa IPsec. W rezultacie przedsiębiorca otrzymuje gwarancję poufności danych, a także ich autentyczności oraz integralności przesyłanych informacji. Dodatkowo maszyny zabezpieczające FL mGuard oferują rozbudowane opcje zapory – ich zadaniem jest zapewnienie bezpieczeństwa sieci komputerów oraz połączeń pomiędzy maszynami a siecią produkcyjną. Dzięki nim, nikt nieuprawniony nie będzie miał dostępu do danych (rys. 4).
Koniec problemów z konfiguracją
Najlepsze urządzenia to takie, które można bez trudu obsłużyć. Dzięki temu firma oszczędza na czasie, a także na wydatkach, jakie trzeba ponieść, by skonfigurować złożone komponenty. To właśnie z tego powodu, tak dużą popularnością cieszą się rozwiązania o ograniczonych funkcjonalnościach, takich jak switche niezarządzalne z funkcją plug-and-play, które trzeba tylko podłączyć do sieci i źródła zasilania. Jeżeli jednak firma chce w pełni wykorzystać potencjał, jaki dają sieci przemysłowe, które można poddać diagnostyce, switche niezarządzalne się nie sprawdzą.
Wtedy lepiej sięgnąć po inne komponenty, które nie wymagają czasochłonnej konfiguracji, a jednocześnie pozwalają korzystać z opcji zarządzania i czerpać z tego szereg korzyści. Właśnie dlatego najnowsze urządzenia Phoenix Contact zostały tak zoptymalizowane pod kątem zastosowań przy budowie maszyn, by ułatwić ich konfigurację. Switche rodziny produktów 2000 i TC Cloud Client poza standardową opcją konfiguracyjną, czyli możliwości zarządzania siecią przez internet przy użyciu przeglądarki i SNMP (Simple Network Management Protocol), są wyposażone w kartę SD. Umożliwia ona wielokrotną replikację stworzonych konfiguracji. Co ważne, jeżeli dojdzie do sytuacji, w której konieczna okaże się wymiana wadliwego komponentu, dzięki niej urządzenie zastępcze nie będzie musiało ponownie przechodzić początkowej konfiguracji. Moduły bezprzewodowe, które można znaleźć w produktach z rodziny FL WLAN 1100 oraz FL Switch 2000 są też wyposażone w przydatną funkcję umożliwiającą konfigurację poprzez interfejs wiersza poleceń (CLI).
Przystępny sposób zarządzania sieciami przemysłowymi
Rozbudowywanie sieci automatyzacji może przynieść firmie wiele korzyści, ale ma też wpływ na sposób zarządzania. Im większa sieć, tym trudniej utrzymać nad nią kontrolę. Generuje to też większe koszty i pochłania czas. Doskonale zdają sobie z tego sprawę producenci maszyn. Z tego powodu szukają nowych rozwiązań, dzięki którym sieci przemysłowe byłyby zarządzane bez większego wysiłku. Odpowiedzią na te potrzeby jest oprogramowanie FL Network Manager, oferowane przez firmę Phoenix Contact. To innowacyjne narzędzie programowe, które zostało wyposażone w szereg istotnych funkcji służących do zarządzania switchami oraz w elementy WLAN i zabezpieczenia. Umożliwia ono m.in. zarządzanie oprogramowaniem układowym oraz łatwą konfigurację urządzenia.
Dawniej, by zaktualizować oprogramowanie układowe, trzeba było przeprowadzić je na każdym urządzeniu z osobna. Od tego czasu wiele się zmieniło – FL Network Manager pozwala na aktualizowanie wszystkich składników w tym samym czasie. Ponadto, ułatwiona została konfiguracja urządzenia w sieci – każdy plik konfiguracyjny można szybko zapisać na lokalnym dysku. To sprawia, że można szybko załadować je na zamienne urządzenie, jeśli zajdzie taka konieczność. Pomocne jest również to, że funkcje serwera BootP/DHCP i TFTP są zintegrowane i można je skonfigurować przy użyciu tylko jednego narzędzia – FL Network Managera, który sprawia, że do zarządzania siecią automatyzacji nie potrzeba już żadnych dodatkowych programów.
Autorzy:
Mgr inż. Jan Aulenberg, Menadżer Produktu ds. Technologii sieciowych, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont
Mgr inż. Kamil Wachowicz, Manager Produktu w obszarze Automatyki, Phoenix Contact Sp. Z o.o., Wrocław
