V průmyslové automatizaci často spolupracují PLC řídicí systémy a ethernetové přepínače s využitím protokolů jako jsou EtherNet/IP nebo PROFINET. Nicméně, ne každý ethernetový přepínač může podávat v takové síti maximální výkon. Ethernetové přepínače by měly být už navrženy pro optimální využitelnost při použití společně s PLC. Vzhledem k tomu, že PLC a průmyslové sítě mají jedinečné funkční a provozní charakteristiky, je důležité postavit síť na přepínačích, které jsou navrženy pro takové prostředí, aby bylo využito maximum funkcí výsledného systému. Obecně řečeno existují tři hlavní kritéria, které by ethernetové přepínače pro takové sítě měly splňovat, aby skutečně obstály v síti, která zahrnuje PLC.

Přepínače musí podporovat průmyslové automatizační protokoly

Výrobci PLC optimalizovali své zařízení pro použití v sítích Ethernet implementací protokolů PROFINET a EtherNet/IP. Organizace PI vyvinula PROFINET jako formu Profibus protokolu kompatibilní s ethernetem, která může být přenášena po síti. Organizace ODVA vyvinula protokol EtherNet/IP pro použití v průmyslovém ethernetu.

V běžné ethernetové infrastruktuře je aplikační vrstva zcela transparentní pro provoz přepínačů a směrovačů. To ale také znamená, že EtherNet/IP nebo PROFINET SCADA systémy nejsou schopny řídit ethernetovou infrastrukturu stejným způsobem jako je to možné s PLC a dalšími průmyslovými zařízeními. Řešením je užší integrace a nasazení přepínačů, které podporují stejné protokoly jako PLC. Pokud jsou PLC v průmyslovém systému certifikovány organizacemi ODVA nebo PI, pak i ethernetové přepínače pro takové systémy by měly být podobně certifikovány.

Pokud jak PLC tak i ethernetové přepínače podporují stejný průmyslový síťový protokol, například EtherNet/IP nebo PROFINET, bude SCADA systém schopný rozpoznat a řídit typy těchto zařízení. Nicméně pro kompletní zajištění spolupráce se SCADA softwary jako jsou RSLogix 5000 nebo Step7 by PLC i přepínače měly také sdílet certifikaci od příslušného protokolového orgánu, jako je ODVA a PI. Tato certifikace potvrzuje, že u všech příslušných síťových zařízení bylo ověřeno, že jsou plně spravovatelné pomocí softwaru SCADA.

Přepínače musí být snadno nasaditelné v automatizačních systémech

SCADA systémy jsou používány pro správu, údržbu a řešení problémů v průmyslových automatizačních systémech. Například při náhradě vadného automatizačního zařízení bude správce průmyslového systému detekovat a nastavovat nové zařízení prostřednictvím SCADA rozhraní.

Ethernetové přepínače ale často stavějí správcům průmyslových systémů do cesty překážky, protože jsou obvykle konfigurovatelné jen přes IT rozhraní a ne přes SCADA systém. Tyto přepínače musí být často konfigurovány IT odborníky prostřednictvím webové nebo Telnet konzoly často z PC připojeného v síti společně s přepínači podporujícími průmyslové protokoly.

Rozdílné konfigurační prostředí mezi průmyslovými zařízeními a ethernetovými zařízeními představuje vážnou provozní překážku. Místo toho, aby se zařízení při nasazování do systému chovala stejně, musí provozovatel vypracovat jeden předpis pro nasazení PLC a jiný samostatný předpis pro nasazení přepínačů. To může být nákladná záležitost, protože provozovatel musí prokázat dostatečnou odbornost k pokrytí obou konfiguračních postupů.

Vzhledem k tomu, že průmyslové subjekty jsou již seznámeny s použitím SCADA softwarů, měly by ethernetové přepínače dovolovat konfiguraci operátorem se stávajícími odbornými znalostmi tohoto SCADA softwaru stejně jako všechna ostatní průmyslová zařízení. Není to jen otázka pohodlí. SCADA konfigurace lišící se od IP konfigurace znamená rozšíření existujícího týmu pracovníků o další pro konfiguraci a správu přepínačů, nebo vyškolení pracovníku současných. SCADA konfigurace výrazně zjednodušuje výměnu zařízení a údržbu což přináší snížení celkových nákladů na údržbu systému.

Parametry přepínačů se musí shodovat s provozními charakteristikami PLC

Ethernetové přepínače musí často bojovat o to, aby byl jejich výkon srovnatelný s PLC, které provádějí jen základní žebříkovou logiku a vyznačují se krátkým start-up časem. Z toho plyne určité nebezpečí při vzájemné spolupráci PLC a přepínačů v jednom systému, kde každé zařízení musí spoléhat na funkci zařízení ostatních. Přepínače, které mají příliš dlouhý start-up čas mohou způsobit vyvolání alarmů a poruch u PLC z důvodu toho, že očekávané připojení k síti selhalo.

PLC jsou také navržena pro provoz v rušných továrních provozech v blízkosti těžkých strojů, takže jsou dostatečně odolná pro tyto extrémní podmínky, jako je teplo, chlad, vlhkost a prach. V kontrastu s tím je ethernetová technologie, která byla navržena pro vnitřní čisté prostředí a mnoho ethernetových přepínačů je stále navrženo pro nasazení v klimatizovaných serverových místnostech.

Chce-li spolupracovat přepínač s PLC, musí mít stejný stupeň průmyslové odolnosti a výkonnosti jako PLC. Rychlý startovací čas je nezbytný k tomu, aby se zabránilo že PLC bude muset čekat na síťovou infrastrukturu, aby mohlo zahájit svůj plnohodnotný provoz, a síťová infrastruktura musí být dostatečně fyzicky odolná pro nasazení v blízkosti PLC ve výrobním provozu.

Důležitou závěrečnou úvahou je, že průmyslové automatizační sítě, které používají PLC musí provádět kritické funkce a potřebují vysokou dostupnost a rychlou obnovu systému. V průmyslovém procesu může přerušení sítě způsobit zastavení celého zařízení a představuje vážné finanční a dokonce i bezpečnostní rizika. To znamená, že ethernetová síť musí být mimořádně spolehlivá a musí být schopna se sama rychle zotavit ze selhání jednotlivých linek nebo uzlů. Konvenční protokoly pro obnovu sítě jako je RSTP mají čas obnovy minimálně několik sekund a to je příliš dlouho pro kritické průmyslové procesy.

Přepínače Moxa jsou plně slučitelné s PLC

Průmyslové přepínače Moxa řady EDS mají vlastnosti, které jim umožňují spolupráci s PLC. Přepínače jsou certifikovány organizacemi ODVA a PI pro kompatibilitu s EtherNet/IP a PROFINET protokoly. Tím je zaručeno, že jsou zcela v souladu s těmito protokoly a mají následující hlavní vlastnosti, které jsou pro nasazení společně s PLC velmi vhodné:

• Plug and Play nasazení v průmyslových systémech: EDS přepínače podporující IGMP snooping a LLDP protokol, což umožňuje EtherNet/IP a PROFINET systémům rozpoznat přepínače, jakmile se připojí k síti. Přepínače lze konfigurovat pomocí RSLogix nebo Step7 SCADA systémů, které jsou běžně používané v operátory průmyslových systémů. Nemusí tak procházet složitou konfigurací přepínačů, ale stačí přes SCADA systém jednoduše naimportovat potřebné AOI (v RSLogix) nebo GSDML (v Step 7) soubory podle potřeby a zacházet s přepínačem stejným způsobem jako u ostatních průmyslových zařízení.
• Certifikace klíčovými průmyslovými sdruženími: EDS přepínače s podporou EtherNet/IP byly certifikovány organizací ODVA a EDS přepínače s podporou protokolu PROFINET byly certifikovány organizací PI.
• Rychlý start: Se start-up časem do 10 sekund překonávají výkonově přepínače EDS typické ethernetové přepínače a směrovače. Jsou dostatečně rychlé k tomu, aby zaručily, že ethernetová infrastruktura je připravena k činnosti jakmile jsou spuštěna PLC.
• Robustní průmyslový kryt: Pevný kovový kryt a velkorysé rozsahy provozních teplot dávají přepínačům fyzickou odolnost potřebnou pro provoz v rušných průmyslových provozech.
• Rychlá obnova sítě: Moxa přepínače řady EDS jsou vybaveny síťovými redundantními technologiemi Turbo Ring a Turbo Chain. V případě přerušení linky nebo selhání zařízení aktivují tyto patentované technologie záložní cestu a obnoví komunikaci do 20ms což zaručuje rychlý nepřerušený provoz, který zabraňuje závažným narušením technologického procesu.