Nový typ přepínače průmyslového ethernetu Scalance X-500 přináší to nejlepší ze dvou světů. Síťové komponenty Siemens splňují požadavky na standardní IT protokoly stejně tak jako na protokoly a parametry specifické pro průmyslové instalace. Díky tomu nový switch naplní požadavky jak specialistů z oblasti IT, tak i požadavky vyplývající z jejich průmyslového nasazení.
Tyto vysoce výkonné průmyslové switche tak vytvoří optimální rozhraní mezi IT sítí a sítěmi jednotlivých výrobních strojů. Propojením lze docílit maximálního užitku.
Současná doba klade před výrobní firmy úplně nové výzvy pro možnosti růstu. Pouze ten, kdo dokáže se svými produkty reagovat pružně na krátkodobé trendy při současném udržení nejvyšších standardů kvality výroby a zároveň co nejnižších nákladech na údržbu technologií, může uspět v celosvětovém měřítku.
S touto výzvou ve firmách úzce souvisí stále častější požadavek na propojení výrobních sítí včetně jednotlivých strojů s firemní kancelářskou-IT sítí.
Pro splnění těchto požadavků Siemens vyvinul novou řada přepínačů průmyslového ethernetu Scalance X-500, která vyplnila a uzavřela stávající mezeru mezi světy výrobních strojů a světem IT. Původně zcela samostatně stojící výrobní stroje jsou dnes plně propojeny s úrovní řízení podniku. Tímto spojením vznikají z původně oddělených automatizačních sítí tzv. konvergentní sítě. V nichž nezřídka dochází ke střetu automatizačních protokolů a aplikací hlasu (VoIP) nebo videa dělících se o společný výkon sítě. Tento trend staví oddělení plánování před zcela nové požadavky jak ze strany automatizačních sítí, tak i komunikační sítě obecně. Musejí proto vzniknout nové koncepty sítí, které budou brát v úvahu topologie, výkon a zabezpečení specifické pro jednotlivé oblasti a v budoucnu tyto oddělené koncepty zcela nahradí.
V souvislosti s konvergentními sítěmi však je nutno brát v úvahu již ve fázi plánování sítě nové požadavky. Dříve zcela zřetelně oddělené světy včetně oblastí zodpovědnosti jsou v současnosti obtížně určitelné. Není zcela čitelné, kdo v případě výpadku výroby bude za síť zodpovědný a jakým způsobem poskytne podporu.
IT specialistům často chybí potřebné know-how pro funkcionality nasazených automatizačních systémů. Stejně tak jen malá část automatizačních specialistů je zaškolena v síťových tématech tak, aby mohla problém na síti najít a odstranit.
Proto je nevyhnutelné v těchto případech vyjasnit si jednotlivé kompetence. Silnou stránkou výkonných switchů řady Scalance X-500 je právě to, že jsou koncipovány pro oblast propojení typických výrobních a IT sítí, neboť splňují následující požadaky na:
- Otevřenost a přizpůsobitelnost, možnost připojení automatizačních systémů a budoucí rozšiřitelnost
- Zajištění nepřerušené komunikace mezi úrovní jednotlivých strojů a takzvaných systémů pro řízení výroby (MES, ERP) pomocí standardních protokolů
- Snadné projektování a účinné možnosti diagnostiky
- Rychlá a vysoce dostupná výměna dat mezi síťovými segmenty
- Koncept zabezpečení sítě, zabránění nechtěnému přístupu do sítě
Popis vlastností produktu:
Pro oblast IT specialistů ve výrobních firmách nabídne Scalance X-500 úplně novou výkonnostní třídu pro budování jednotných konvergentních komunikačních sítí. Základní hardware nabízí vysokou hustotu počtu portů – až 52 portů s přenosovými rychlostmi mezi 10 Mbit/s a 10 Gbit/s pro možnost integrace sítí, síťových segmentů i koncových uživatelů – strojů. Uživatel má naprostou volnost ve výběru modulu fyzického rozhraní (elektrické nebo optické) stejně tak, jako z volby napájení z jednoduchého nebo redundantního zdroje napájení.
Plně modulární řady switchů Scalance XR552-12M a Scalance XR528-6M, určené pro instalaci do rozvaděče o rozměru 19", nabízejí 48 resp. 24 portů s rychlostí 10/100/1000 Mbit/s, ve variantách optických nebo metalických modulů (RJ45 i RJ45 v průmyslovém provedení) fyzického rozhraní vždy po čtveřicích portů. Pro optické porty je možno volit libovolný typ konektorů SC-duplex, BFOC nebo SFP/LC ve variantách 100/1000 Mbit/s. Samotné moduly fyzického rozhraní je možné měnit přímo za provozu (hot-swappable), není tedy nutno switch, centrální prvek sítě, restartovat. Na základním modulu switche jsou navíc umístněny čtyři volné SFP+ sloty pro realizaci až 4 spojení o rychlosti 10 Gbit/s pro významné páteřní propoje po zasunutí příslušného modulu fyzického rozhraní. Konfiguraci switche lze uchovat formou C-plugu, pro snadnou rekonfiguraci nového switche bez nutnosti použití konfiguračního PC/PG, stejně jako u ostatních Scalance switchů. Variantou C-plugu je nově volitelná součást switche tzv. Key Plug, který pracuje obdobně jako C-plug, ale navíc lze pomocí něho jednoduše a cenově efektivně rozšíří funkcionalitu stávajícího L2-switche o Layer3 funkce tedy funkce routingu aniž by bylo nutno měnit samotný hardware, čímž lze významně ušetřit nemalé finanční náklady. Napájení switche je zajištěno z napájecích zdrojů typu PS598-1, které je možné flexibilně instalovat v závislosti na volném místě v rozvaděči. Napájet lze buď z jednoho nebo redundantně ze dvou zdrojů napájení pro zvýšení dostupnosti tohoto centrálního komponentu síťové infrastruktury.
Významné zvýšení dostupnosti síťové infrastruktury, celé sítě i samotné komunikace, lze dosáhnout pomocí přenosu dat pomocí spolehlivých redundančních struktur (např. L3-switching). V případě poruchy je síť rychle zrekonfigurována bez ztráty dat. Navíc díky podpoře IPv6 je síť dobře připravena i pro budoucí požadavky.
Vzhledem k parametrům a vlastnostem zmíněným výše je Scalance X-500 vhodný jako centrální komponent určený pro strukturování rozsáhlých průmyslových a automatizačních sítí stejně tak jako rozhraní pro připojení do firemních IT sítí.
V současné době se v průmyslu čím dál víc prosazuje i možnost napájení síťových zařízení po jediném datovém kabelu – metoda PoE (Power-over-Ethernet), což zejména v konvergentních sítích dává dobrý smysl pro napájení koncových uzlů – např. IP telefonů, video kamer atp. Protože i Scalance X-500 tuto variantu také podporuje lze uspořit nemalé finanční prostředky za jinak nezbytné napájecí kabely, které jsou nahrazeny jediným společným datovým kabelem.
Možnosti diagnostiky switche
V případě vzniku nenadálé události na síti, například ztrátě redundance napájení nebo poruše některého důležitého síťového komponentu, nesmí tato událost zůstat bez povšimnutí a musí vyvolat příslušnou alarmovou hlášku v komunikačním systému. Pro tento účel mohou být síťové komponenty rychle a účinně konfigurovány a diagnostikovány pomocí centrálních nástrojů vzdáleného managmentu. Mezi tyto metody patří standardní síťové protokoly jako SNMP (Simple Network Managment Protocol), webový prohlížeč, emailový a Syslog server atd. Jednotlivé porty switche jsou navíc vybaveny lokálními LED diodami zobrazující aktuální stav portu bez nutnosti připojení PC. Systém hlášení o poruše výkonných průmyslových switchů musí být dostupný nejen pomocí napojení na nástroje monitorující stav sítě, ale i přímo v PLC automatu. Tuto podmínku splňují Scalance X-500 stejně tak, jako ostatní řady Scalance X produktů, formou známého kontaktu poruchy, jehož sepnutím může PLC vyhodnotit chybový stav switche přímo ve svém uživatelském programu.
V porovnání s čistě IT síťovými prvky nezapřou ty průmyslové blízkost a svázanost s automatizačními systémy. Díky tomu může uživatel typického automatizačního prostředí, které je charakteristické použitím např. programu ve Step7 a komunikačního protokolu Profinet, switche konfigurovat i diagnostikovat (Profinet IO diagnostika) přímo v programu.
Vlastnosti pro IT a produkční prostředí
Pro možnost propojení světa výroby a IT sítí jsou požadovány následující parametry, zejména vysoké datové přenosové rychlosti (až 10 Gbit/s), vysoká hustota počtu portů a plně modulární výstavba síťové komponenty. Samozřejmostí je vysoká kapacita routingu. Jen takto vybavený přepínač průmyslového ethernetu může spojení podpořit.
Virtuální segmentace sítě pomocí podpory VLAN
Při fyzickém srůstání IT sítí a sítí jednotlivých strojů vzrůstá počet síťových komponent, které vytvářejí zatěžující břemeno ve formě nadměrného počtu broadcast zpráv. Toto může vést až k rušení komunikace. Lepším řešením je proto vytváření malých síťových segmentů s malým počtem účastníků za pomoci virtuálních sítí VLAN. Pro vzájemnou komunikaci mezi segmenty je však potřebný tzv. VLAN-routing. Proto tyto nové výkonné switche průmyslového ethernetu nabízejí nejen vysoký počet viruálních sítí ale i vysoký výkon při routingu.
Dříve samostatné výrobní stroje jsou nově fyzicky propojeny a to až k IT sítím. Kromě požadavků na vysoké datové rychlosti je nutno brát vážně i koncept zabezpečení datové komunikace. Je nutno zamezit nedovolenému přístupu k síťovým komponentám i koncovým uzlům. Toto lze řešit pomocí funkcí přístupu Access Control (založených na MAC i IP adresaci) nebo zabezpečení jednotlivých portů pomocí mechanismu podle IEEE 802.1x, Radius server, kdy je koncový uzel ověřován pomocí autentizačních údajů.
Nesmí docházet ani k útoku zevnitř, proto i veškerá komunikace ke switchi může být zabezpečena (https, ssh, SNMPv3).
Výkonný průmyslový hardware nových Scalance X-500 tak lze využít nejen v samotných automatizačních sítích, ale i dalších průmyslových oblastech jako například v těžebním průmyslu, v logistice a dopravě. Všechny tyto příklady vyžadují velmi spolehlivou průmyslovou komunikaci, přičemž mnohdy za velmi nepříznivých podmínek okolí, v chladu či horku nebo při silném elektromagnetickém rušení či silných vibracích. Právě k těmto účelům jsou průmyslové switche primárně vyvinuty a přizpůsobeny.
Více informací naleznete zde: www.siemens.cz/scalance
Více informací ohledně průmyslového zabezpečení naleznete zde: www.siemens.com/industrialsecurity
