Для передачи данных в промышленных приложениях и при управлении процессами традиционно используются «полевые шины» многочисленных типов и стандартов. Однако в промышленности, энергетике, нефтегазовой отрасли, на транспорте и производственных предприятиях все шире применяется технология Ethernet. Сети на базе этой технологии привлекают низкой стоимостью и простотой реализации.
Ethernet набирает популярность и среди российских промышленных предприятий. Хотя отечественный рынок продуктов «промышленного Ethernet» остается очень небольшим, его характеризует высокая динамика. По некоторым оценкам, в прошлом году спрос вырос в два-три раза. «Ниеншанц-Автоматика» отмечает ежегодное удвоение потребления оборудования Industrial Ethernet отечественным рынком и ожидает, что эта тенденция сохранится в ближайшие пару лет. Все больше компаний предлагает оборудование стандарта Industrial Ethernet от Digi International, Harting, Hirschmann, Korenix, Microsens, Moxa, N-tron, Sixnet, Ruggedcom и других вендоров.
Вариант Industrial Ethernet был разработан и стандартизирован для применения в промышленности. Продукты Industrial Ethernet обслуживают коммуникационные потребности в промышленности с конца 90-х гг., постепенно вытесняя или дополняя унаследованные протоколы полевых шин, такие как Modbus или Profibus, которые используются в задачах управления и автоматизации. Ethernet-изация превратилась в один из основных технологических факторов, характерных для современной промышленной среды.
В развитых странах все более заметная роль отводится протоколу EtherNet/IP (EIP) — открытому отраслевому сетевому стандарту для обмена сообщениями ввода/вывода в реальном времени на основе информационно-управляющего протокола Common Industrial Protocol (CIP), применяемого также в сетях ControlNet и DeviceNet. EtherNet/IP — единственный стандарт, поддерживаемый совместно ControlNet International (CI), Industrial Ethernet Association (IEA), Open DeviceNet Vendor Association (ODVA) и Industrial Open Network Alliance (IAONA). Как результат, продукты EIP, выпускаемые множеством производителей, совместимы между собой. Распространение контроллеров PLC с портами Ethernet способствует внедрению Industrial Ethernet в самых разных областях.
Между тем, пока Ethernet поддерживает лишь небольшая доля сетевых устройств промышленного назначения, и здесь есть большой резерв для роста, хотя вряд ли Ethernet полностью вытеснит промышленные сети. Кроме того, на данном рынке активно развиваются и другие технологии. Конкурентами Ethernet считаются EtherCAT, LonWorks и BACnet (автоматизации зданий), RS-485, CAN.
«Магистральные» сетевые технологии (например, RS-485 или CAN) позволяют соединять устройства «цепочкой», а не через коммутаторы. По словам Александра Команцева, менеджера по продукции Moxa компании «Ниеншанц-Автоматика», эти технологии имеют преимущество в системах, где важна компактность и нет возможности установки коммутаторов, например, в автомобильной автоматике (здесь применяется CAN), системах квартирного энергоучета (как правило, используется RS-485), а также в некоторых системах охраны и безопасности. Кроме того, у сетей Ethernet на «витой паре» есть ограничение на длину линии связи (100 м). Однако в промышленных приложениях перспективы у Ethernet весьма значительны благодаря высокой скорости, низкой цене и широкой распространенности. Высокая скорость компенсирует ненадежность Ethernet в системах реального времени, а распространенность снимает «головную боль» совместимости с оборудованием других производителей и позволяет использовать единые сети для передачи промышленных данных и данных систем ИТ.
К тому же промышленный Ethernet уже получил целый ряд протоколов, предназначенных для систем реального времени, которым, впрочем, еще предстоит утвердиться в качестве стандартов и завоевать рынок.
УНИФИЦИРУЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
При развертывании АСУ необходимо обеспечить взаимодействие различных устройств, работающих по разным коммуникационным протоколам. Некоторые стандарты (например, IEC 61850 для электроэнергетики) предусматривают возможность интеграции устройств и различного оборудования АСУ на базе Ethernet. Это позволяет уменьшить количество шлюзов, а следовательно, и задержки в передаче данных, и число ошибок при преобразовании протоколов.
Нередко Ethernet становится основой для связи систем нижнего уровня и локальной сети АСУП, автоматизированной системы управления производственной деятельностью предприятия верхнего уровня (см. Рисунок 1), и помогает перейти от традиционной среды, состоящей из множества разнородных сетей, к единой открытой сетевой инфраструктуре, объединяющей сети сборочных цехов и офисные сети. Как отмечают в компании «ПЛКСистемы», применение Ethernet в качестве стандартного решения ведет к уменьшению количества интерфейсов, не требует дополнительных затрат и знаний, значительно сокращает сроки реализации проектов (от планирования до производства и ввода в эксплуатацию).
Базовыми компонентами инфраструктуры промышленных сетей Ethernet являются коммутаторы. Значительные объемы мирового рынка коммутаторов Ethernet, высокая конкуренция и большое число производителей способствуют поддержанию низких цен, однако для промышленных приложений такое оборудование обычно не подходит, и причина не только в его офисном исполнении. Эти коммутаторы не обладают требуемыми показателями надежности, не обеспечивают низких задержек и детерминированной доставки данных.
По мере проникновения Ethernet в промышленную среду был создан класс коммутаторов Ethernet для промышленных сетей (см. Рисунок 2). Коммутаторы Industrial Ethernet отличает ряд функциональных особенностей, поэтому их выделяют в отдельный сегмент рынка. Как отмечают в компании «Ниеншанц-Автоматика», производство специального оборудования сопряжено с высокими затратами на разработку и продвижение. Оно должно быть надежным, иметь нестандартное конструктивное исполнение, проходить сертификацию на соответствие требованиям различных отраслей.
В плане надежности, резервирования и электромагнитной совместимости промышленные коммутаторы отличаются повышенной защищенностью от влаги, пыли, грязи, вибраций, работают в условиях электромагнитных помех (IEEE 1613), бросков напряжения, высоких или низких температур и прочих неблагоприятных факторов окружающей среды. Конструкция корпусов промышленных коммутаторов Industrial Ethernet обладает соответствующей степенью защиты от влаги и пыли (от IP30 до IP67) и предназначена для работы непосредственно в цехах. Как правило, они предусматривают возможность крепления на рейку DIN в шкафу или технологической нише, хотя могут устанавливаться и в стойку 19”.
Коммутаторы с усиленной конструкцией находят применения и в других областях: на рынке систем безопасности, в системах военного назначения, SCADA, на транспорте (см. Рисунок 3), в телекоммуникациях, автоматизации управления складами и строительства, в банковских системах, энергетике. По словам Александра Команцева, все чаще заказчики из других, смежных сегментов рынка делают выбор в пользу именно промышленного оборудования. Такая продукция востребована в системах охраны и безопасности, а также при автоматизации зданий, где промышленные коммутаторы демонстрируют свою надежность и компактность.
Если основными движущими факторами рынка коммутаторов Ethernet корпоративного класса считаются требования поддержки различных классов приложений, расширенных средств безопасности, гибкого построения сетей, то в сегменте промышленных коммутаторов Ethernet на первое место выходят иные характеристики. Очень важно, чтобы эти устройства обладали повышенной надежностью, обеспечивали защиту от электромагнитных помех и высоких/низких температур, имели гальваническую развязку интерфейсов, работали в условиях «грязного» питания — в частности, предусматривали подавление бросков и провалов питания в электросети от включения различных механизмов. Некоторые модели могут функционировать при температуре от -40 до +85°C. Соединители и порты коммутаторов должны быть высоконадежными и защищать от неблагоприятных внешних условий. Требования значительно различаются в зависимости от условий эксплуатации и решаемых задач.
Как отмечают специалисты компании IPC2U (официального дистрибьютора Moxa), для современных коммуникационных систем основным критерием является надежность, поэтому оборудование для промышленного Ethernet обладает большим временем наработки на отказ, расширенным диапазоном рабочих температур, дублированным электропитанием и отсутствием вентиляторов. Высокая степень защиты, виброустойчивость и ударопрочность позволяют размещать эти устройства непосредственно в производственных помещениях.
Обычно речь идет о неуправляемых коммутаторах для небольших сетей, управляемых коммутаторах с возможностью построения оптических сетей, коммутаторах Gigabit Ethernet, которые могут использоваться для сетей с доставкой видео, коммутаторах с поддержкой PoE, расширенными функциями управления, диагностики, надежности (резервирование коммуникаций и питания), и (реже) безопасности. Наряду с простым управлением через интерфейс Web, Telnet или последовательную консоль они могут поддерживать управление сетью из системы SCADA. Например, коммутаторы Moxa EDS-508А поддерживают управление из системы SCADA RSView.
Как правило, производители такого оборудования дополняют линейки промышленных коммутаторов серверами последовательных устройств (преобразователями последовательных интерфейсов RS-232/422/485 в Ethernet, которые обеспечивают работу последовательных устройств по сети Ethernet), серверами виденаблюдения по IP, встраиваемыми компьютерами на базе платформы x86 или RISC и коммуникационными шлюзами, преобразователями протоколов и медиа-конвертерами, управляемыми модулями ввода/вывода для систем распределенного контроля и диспетчерского управления, обрабатывающими аналоговые и дискретные сигналы, беспроводными системами (точки доступа Wi-Fi, модули GSM/GRPS).
Как отмечают в «Ниеншанц-Автоматика», развитие Industrial Ethernet стимулирует разработку различных преобразователей протоколов «полевых шин» в Ethernet. В частности, Moxa предлагает широкую линейку преобразователей последовательных интерфейсов RS-232, RS-422, RS-485 в Ethernet, преобразователи протокола Modbus из модификации Modbus/ASCII/RTU в Modbus/TCP, а также преобразователи последовательных интерфейсов RS-232/42/485 в Wi-Fi.
На физическом уровне в промышленной среде применяются кабели и соединители, удовлетворяющие таким специфическим требованиям, как усиленное экранирование (S/FTP), стойкость к агрессивным средам и т.п. Для связи с подвижными объектами выпускаются гибкие кабели и устройства беспроводной связи. Наряду с традиционной «витой парой» (часто экранированной для защиты от внешних помех) и волоконно-оптическими кабелями появляется спрос на относительно недорогое пластиковое оптическое волокно и беспроводные системы. Специалисты «Ниеншанц-Автоматика» считают оборудование Wi-Fi очень перспективным для этого сегмента рынка. Компания даже получила сертификат Федерального агентства связи РФ на все беспроводное оборудование Moxa.
Коммутаторы Industrial Ethernet все чаще оснащаются портами с питанием по сети (Power Over Ethernet, PoE) стандарта 802.1af и даже PoE Plus, что позволяет использовать один кабель для коммуникаций и электропитания. В системах промышленной автоматики при помощи этой технологии можно подключать к сети удаленные автономные объекты, к которым затруднена прокладка силовых кабелей. Ее применение упрощает инсталляцию точек доступа Wi-Fi, IP-видеокамер и другого оборудования с поддержкой PoE.
Часто промышленные коммутаторы предусматривают питание от постоянного и переменного тока. Для повышения надежности системы нередко предусматривается возможность использовать резервное питание (от двух независимых вводов — на случай отказа одного из них). Наряду с портами Ethernet RJ45 коммутаторы могут оснащаться двумя или тремя оптическими портами SC или ST для одномодовых или многомодовых оптических соединений. Их объединение в отказоустойчивое оптическое кольцо с малым временем восстановления (500, 300, 50 или 20 мсек) повышает надежность работы сети.
Промышленные сети, предназначенные для автоматизации и управления трафиком в реальном времени, требуют оптимизированных решений для фильтрации многоадресного трафика и настройки параметров QoS. Управляемые коммутаторы обычно реализуют функции SNMP, Redundant Ring, IGMP Snooping, Rapid Spanning Tree, Virtual LAN, QoS, защиту от широковещательных «штормов». При построении разветвленной сети большое значение имеет возможность удаленного управления, разграничение доступа пользователей к информации разного уровня, оповещение о возможных сбоях в управляющей сети. В компании «ПЛКСистемы» обращают внимание на появление в промышленных коммутаторах дополнительных функ-ций — LACP, RMON, GVRP, DHCP.
ДЕТЕРМИНИРОВАННОСТЬ, НАДЕЖНОСТЬ, ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ
Промышленное решение на базе Ethernet должно предусматривать дополнительные сервисы, предназначенные для улучшения работоспособности сети, ее управляемости и защищенности. Поддерживаемые коммутаторами Ethernet механизмы защиты (ограничения доступа по MAC-адресам и портам, ACL, 802.1x и др.) препятствуют несанкционированному вмешательству в функционирование сети и доступу к данным, а функции VLAN позволяют разделить потоки данных (отделить данные, поступающие от промышленного оборудования, от пользовательских и других данных).
По словам Александра Команцева, коммутаторы Industrial Ethernet наследуют практически все функции офисных коммутаторов Ethernet. Так, старшие серии коммутаторов Moxa (EDS-500A, EDS-700, PT-7000) функционально почти не отличаются от управляемых офисных коммутаторов. Однако интеллектуальные функции управления сетью на рынке промышленной автоматики востребованы в меньшей степени, а спрос на «неуправляемые» (базовые) модели коммутаторов и «управляемые» (интеллектуальные) практически одинаков. Многие отрасли промышленности заинтересованы лишь в специальном конструктивном исполнении, а не в интеллектуальных функциях.
Существенное функциональное отличие коммутаторов Industrial Ethernet — наличие функций быстрого резервирования сетей (как правило, кольцевое резервирование). В технологии Korenix Rapid Super Ring время восстановления — около 5 мсек при 250 коммутаторах в сети, а технологии Rapid Dual Homing и MultiRing позволяют строить более сложные схемы (где один коммутатор поддерживает несколько колец одновременно) и резервировать соединение колец. Кроме того, коммутаторы Korenix совместимы с технологией Hyper Ring компании Hirshmann.
Для кольцевой инфраструктуры Moxa Turbo Ring характерно не только малое время восстановления (<20 мсек), но и простота настройки (при помощи переключателя) — на промышленном объекте монтаж или замена неисправного устройства не всегда может быть выполнена квалифицированным персоналом. Другая характерная функция оборудования Industrial Ethernet — моментальное оповещение оператора о неисправности путем замыкания встроенного в коммутатор реле или отсылки сообщений по SNMP или электронной почте. Оператор немедленно извещается о проблеме в сети, чтобы промышленный процесс не вышел из-под контроля.
Среди тенденций рынка аналитики ARC Advisory Group выделяют интеграцию функций коммутаторов Ethernet с промышленными устройствами, особенно в приложениях управления движением, что в определенной степени стирает различия между такими устройствами (например, промышленными компьютерами) и коммутатором. Однако, как отмечают специалисты «Ниеншанц-Автоматика», компьютерное оборудование менее надежно и производительно, чем выделенные коммутаторы.
Сеть Industrial Ethernet обычно служит для обмена данными между программируемыми логическими контроллерами (PLC) и компьютерными системами высокого уровня, а также для коммуникаций между контроллерами и даже для подключения к контроллерам датчиков и исполнительных устройств, если метод коллективного доступа CSMA/CD и связанная с этим недетерминированность Ethernet (негарантированная задержка) не сказываются на их взаимодействии.
Большинство промышленных стандартов Industrial Ethernet используют Ethernet IEEE 802.3, но способы доставки данных в реальном времени различны. Иногда для этой цели применяется специальное оборудование или ПО, но некоторые разработчики следуют стандартной реализации Ethernet/TCP/IP, пытаясь преодолеть недетерминированность Ethernet с помощью приоритетов трафика и управления потоком данных, предотвращая блокировку очереди в буфере с алгоритмом FIFO.
Промышленные сети Ethernet заимствуют функции офисных сетей, нацеленные на повышение эффективности работы и детерминированности передачи данных: QoS, ToS/DiffServ, VLAN (для разделения трафика офисной и промышленной сети), IGMP Snooping и GMRP. Коммутаторы с такими функциями и развертывание гигабитной волоконно-оптической сети Ethernet с высокой пропускной способностью обычно решают проблему безошибочной передачи данных в режиме реального времени в условиях интенсивного трафика и воздействия электромагнитных помех.
Еще один способ изменить недетерминированную природу Ethernet — синхронизация устройств с помощью локальных генераторов тактовой частоты. Несколько вариантов промышленных сетей (не только на базе Ethernet) описано в стандарте IEEE 1588, где предусматривается синхронизация высокой точности (локальные генераторы тактовой частоты синхронизируются с эталонным генератором). Такой подход может применяться в приложениях, когда требуется обеспечить очень малую задержку при передаче информации между контроллером и устройством, например, если необходимо корректное управление скоростью двигателя при разных нагрузках.
Как считает Василий Шауро, начальник отдела маркетинга и рекламы компании «ПЛКСистемы», представляющей в России и СНГ продукцию Korenix, появление стандартов Real-Time Ethernet говорит о том, что производители стремятся преодолеть главный недостаток технологии Ethernet — недетерминированность, которая препятствует широкому использованию Ethernet в промышленности. Для конечных пользователей важным преимуществом станет возможность построения унифицированной сети и выбора оборудования, которое будет выполнять роль клиентов. Стандарт IEEE 1588, регламентирующий синхронизацию собственной тактовой частоты устройств Ethernet с базовой частотой сети, является одним из решений проблемы детерминированности, и у большинства вендоров есть решения с поддержкой данного протокола. Например, у Korenix — оборудование JetNet 5018G и JetNet 5628G.
Для более точной временной синхронизации сети, необходимой для обеспечения автоматизации, разработан стандарт PROFINET, включающий в себя Ethernet как подмножество. Для промышленной автоматизации, требующей надежной доставки данных, созданы специальные протоколы, дополняющие Ethernet и TCP/IP (EtherNet/IP, ModBus TCP, PCCC). Эти несовместимые стандарты отличает разная степень эффективности и стоимости поддерживающего их оборудования.
Кроме того, системным интеграторам приходится решать задачу обеспечения отказоустойчивости сети Ethernet. Это одно из важнейших требований промышленных приложений. Функционирование сети (части систем управления и контроля) не должно зависеть от внезапных сбоев и неисправностей в работе оборудования. Традиционный способ повышения надежности промышленных сетей Ethernet — резервирование связи с малым временем восстановления соединения (в течение нескольких миллисекунд) и создание отказоустойчивых оптических колец. На другом уровне предусматривается резервированное питание коммуникационного оборудования. Некоторые промышленные коммутаторы (например, Moxa EDS-508) оповещают об авариях по электронной почте или через релейный выход. Аварийная сигнализация срабатывает при обрыве связи с портом или потере питания. Нередко используются средства предупреждающей диагностики кабельных линий (контроль качества линии и уровня сигнала), а также выполняется диагностика состояния устройства по Ethernet.
Коммутаторы Miсrosens позволяют создавать кольцевые схемы, где время переключения на альтернативный маршрут составляет всего 20 мсек, что может иметь критичное значение при управлении производственными процессами. Стоят такие устройства на 30% дешевле продукции Hirschmann. Такое же время восстановления характерно, например, для кольца Turbo Ring, объединяющего до 250 коммутаторов PowerTrans компании Moxa. Оба вендора применяют собственные технологии восстановления связи. На недорогие решения, простоту обслуживания и надежную передачу данных ориентировано и промышленное оборудование Ethernet от Korenix.
Благодаря модульной конструкции коммутаторов можно подобрать конфигурацию портов для каждой конкретной задачи, а при необходимости — увеличить количество портов в процессе работы. Гигабитные скорости, уже ставшие стандартными для офисных коммутаторов, пока только начинают набирать популярность в промышленных решениях. Например, выпущенные в прошлом году коммутаторы Hirschmann OpenRail RS40 имеют девять гигабитных портов: четыре комбинированных порта и пять портов под «витую пару». Такие устройства могут применяться для видеонаблюдения в туннелях, в системах автоматизации дорожного движения, при контроле за процессами на электростанциях или морских судах для передачи данных в реальном времени на больших скоростях.
Как считает Александр Команцев, спрос на гигабитные коммутаторы стимулирует потребность в передаче видео по промышленным сетям, расширение применения Industrial Ethernet, рост масштабов сетей и их загруженности. Кроме того, с повышением скорости увеличивается детерминированность доставки данных.
В России системные интеграторы и дистибьюторы подобных решений обычно ориентируются на оборудование «открытых» стандартов: ПК-совместимые промышленные компьютеры или контроллеры, хорошо изученные и документированные протоколы (Ethernet, RS-232/422/485, Modbus). В «Ниеншанц-Автоматика» при выводе нового устройства на российский рынок стараются проверить его совместимость, оценить производительность, составить заключение об актуальности этого оборудования для России и определить спектр приложений для применения.
Василий Шауро отмечает тенденцию выпуска оборудования с повышенным уровнем пыле- и влагозащищенности — вплоть до IP67. Корпуса коммутаторов изготавливаются из алюминия, большое внимание уделяется проблемам теплоотвода и работе в расширенном температурном режиме, появляется большое количество решений по сопряжению Ethernet и RS-сетей.
НЕ ТОЛЬКО ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
По прогнозам ARC, рынок промышленных коммутаторов Ethernet, который вот уже десяток лет считается новым и развивающимся,
в ближайшие годы по темпам роста будет превосходить рынок коммутаторов Ethernet в целом (см. врезку «Опережающими темпами»). Этот специфический рынок привлекает и крупных вендоров сетевого оборудования, включая Cisco, выпустившую несколько моделей промышленных коммутаторов, однако, как уточняет Александр Команцев, пока заказчики отдают предпочтение специализированным поставщикам.
В условиях растущего спроса на недорогие промышленные коммутаторы Ethernet производители развивают соответствующие линейки продуктов. Коммутаторы на базе микросхем для специализированных применений (ASIC и ASSP) с фиксированной архитектурой сложно дополнять новыми функциями, приспосабливая под задачи заказчика. Для этого требуется заново спроектировать устройство, что увеличивает стоимость и сроки разработки. Применение же программируемых вентильных матриц (FPGA) существенно сокращает время разработки коммутаторов и позволяет быстро реализовать новые функции, поддержку различных стандартов Industrial Ethernet или дополнительных стандартных интерфейсов.
Несмотря на высокую динамику рынка промышленных коммутаторов Ethernet, новинки появляются не так часто, как в линейках коммутаторов других классов. Производители расширяют свои линейки за счет «сопутствующего» оборудования — точек доступа Wi-Fi, серверов устройств, медиа-конвертеров, преобразователей протоколов, мостов и пр. Тем не менее, в данном сегменте появляются и новые игроки.
В этом году на рынок коммутаторов Industrial Ethernet вышла компания Rockwell Automation, представившая линейку модульных неуправляемых и управляемых коммутаторов Ethernet и коммутаторов с фиксированной конфигурацией. По существу, они представляют собой стандартные коммутаторы Ethernet, оптимизированные для приложений EtherNet/IP. Модели модульных управляемых коммутаторов совместно разработали компании Rockwell Automation и Cisco: в качестве основы используется архитектура Cisco Catalyst. Такое решение легко интегрируется в корпоративные сети, а работа с ним не вызывает затруднений у профессионалов. Кроме того, архитектура Rockwell Automation Integrated Architecture способствует упрощению настройки и диагностики устройств. Конфигурация и контроль состояния устройств регулируется посредством ПО Allen-Bradley RSLogix 5000. Данные о конфигурации хранятся на сменной карте Compact Flash. Продукты имеют класс защиты IP67 для работы в промышленной среде и содержат 6-26 портов (с возможностью установки волоконно-оптических портов).
В России новинки рынка Industrial Ethernet представляют несколько крупных вендоров. Среди новинок Moxa, объявленных компанией «Ниеншанц-Автоматика», официальным дистрибьютором Moxa в России, — коммутаторы Industrial Ethernet серии PowerTrans PT-7000. Они соответствуют требованиям, предъявляемым к системам связи в энергетике и транспортной отрасли, включая IEC 61850-3, IEEE 1613 (сети и системы связи на энергетических подстанциях), NEMA TS2 (системы управления дорожным движением), EN50121-4 (электромагнитная совместимость для систем на железнодорожном транспорте). В эту серию входят модели PT-7324 (до 24 портов) и PT-7728 (до 28 портов) — коммутаторы 1U модульного безвентиляторного исполнения для монтажа в стойку.
По словам Александра Команцева, энергетика — одна из приоритетных отраслей для Moxa. Поддержка стандарта 61850 делает оборудование более привлекательным для энергетических компаний, хотя в России это обстоятельство не так актуально, как за рубежом. В частности, раздел 61850-3 («Сети и системы связи на подстанциях») перечисляет требования к оборудованию: устойчивость к климатическим и вибрационным воздействиям, электромагнитная совместимость, требования к электропитанию, к резервированию и т.п.
Коммутаторы PowerTrans PT-7000 поддерживают передачу данных по «витой паре» и оптическому волокну, питаются от сети постоянного (24/48 В) или переменного тока (одиночное или дублированное подключение), работают в температурном диапазоне от -40 до +85°C. Устройства предназначены для систем АСУТП электростанций, АСУ распределения электроэнергии, систем мониторинга электрического и теплофикационного оборудования, интеллектуальных систем управления на автомобильном и железнодорожном транспорте, ответственных участков систем автоматизации производства. Они оснащены стационарными портами Ethernet 10/100, а кроме того, имеют отсеки для установки однопортового или двухпортового интерфейсного модуля расширения Fast или Gigabit Ethernet.
В модели PT-7728 четыре таких отсека: в три можно установить модули Fast Ethernet (до восьми портов в модуле), а в четвертый поместить двух- или четырехпортовый модуль Gigabit Ethernet, доведя общее количество портов до 28. Для заказа доступно пять модулей с разной комбинацией портов Fast/Gigabit Ethernet и многомодового оптичес-кого волокна. При необходимости коммутаторы объединяют в резервированное кольцо Turbo Ring или соединяют с высокопроизводительными серверами. Технология Moxa Turbo Ring позволяет объединить в кольце Turbo Ring до 250 коммутаторов, время восстановления которых — не более 20 мсек. В коммутаторе PT-7728 наряду с базовым функциями управления трафиком — QoS (назначение приоритетов) и Port-Based VLAN (создание виртуальных подсетей) — реализована поддержка протокола SNMP, 802.1q VLAN, объединение портов (Port Trunking) и др. Для управления предлагается использовать интерфейс Web, Telnet и последовательную консоль.
Осенью 2008 г. Moxa начнет поставки 9-портовой модели коммутатора Industrial Ethernet EDS-G509A с гигабитными портами (четыре порта для витой пары и пять комбинированных портов витая пара/оптика).Он наследует функции управляемых коммутаторов Moxa предыдущих серий и предназначен для применения в крупных системах автоматизации и распределенных системах управления. Устройство поддерживает QoS, приоритеты трафика, IEEE 802.1D-1998 GMRP и IGMP Snooping, VLAN, IEEE 802.3ad (LACP) для создания резервных маршрутов, Turbo Ring, RSTP/STP (IEEE 802.1W/D) для резервирования соединений, ограничение скорости на портах, SNMP V1/V2c/V3 и RMON для мониторинга сети, IEEE 802.1x и SSL для повышения уровня безопасности. Параметры конфигурации сохраняются в файле.
Еще одной новинкой Moxa стала серия неуправляемых коммутаторов Ethernet EDS-200A с креплением на рейку DIN — развитие классической серии EDS-200. Она включает в себя 5- и 8-портовые модели с защитой IP30. Наряду с портами 10/100BaseT(X) коммутаторы предусматривают интерфейсы 100BaseFX (для многомодовых волоконно-оптических линий). Они могут работать в диапазоне температур от -10 до +60°C. Разработчики считают, что при создании таких продуктов важно помнить о надежном отводе тепла. В EDS-200A для этого спроектирован алюминиевый корпус. На замену традиционному модульному коммутатору EDS-726 с двумя гигабитными портами пришла новая четырехпортовая модель EDS-728. Как утверждается, Moxa и далее планирует наращивать число гигабитных портов. К концу года ожидается выпуск 10-портовой модели коммутатора с портами Gigabit Ethernet и PoE.
В июле компания IPC2U начала поставки промышленного коммутатора без функций управления Moxa IKS-6324, предназначенного для транспортной и морской отраслей (он получил сертификаты NEMA TS2 и DNV/GL). Коммутатор в стоечном исполнении имеет 22 порта Fast Ethernet и один слот для модуля расширения серии PM (всего до 24 портов). До двух портов могут иметь волоконно-оптический интерфейс. Как и большинство других коммутаторов Moxa, IKS-6324 предлагает резервирование по питанию (24/48 В постоянного тока или 110/220 В переменного тока). Он способен работать в диапазоне температур от -40 до +75°C.
Компания Hirschmann Automation and Control, один из ведущих мировых производителей оборудования для промышленного Ethernet, представила новые модели коммутаторов MACH 1000 (см. Рисунок 5) с поддержкой PoE. Их поставкой в Россию занимается компания «В-Люкс Сети и Автоматизация», подразделение группы компаний «В-Люкс» — официального представителя Hirschmann в России.
О доступности нового семейства управляемых коммутаторов Hirschmann для транспорта, устойчивых к вибрациям и электромагнитным помехам, объявила в июне «Прософт», официальный дистрибьютор Hirschmann в России, СНГ и Балтии. Коммутаторы Hirschmann RSR имеют до десяти портов Gigabit и Fast Ethernet (от восьми RJ-45 до десяти оптических SFP). Они сертифицированы для железных дорог (EN 20121-4), автотранспорта (Nema TS2), морских судов (Germanischer Lloyd) и электроподстанций (IEC 61850-3, IEEE 1613), работают при температуре от -40 до +85°C и питаются от постоянного (+24 В) и переменного тока (220 В). Конфигурирование и диагностика осуществляется через интерфейс Web. Для крупных сетей Hirschmann предлагает ПО администрирования Industrial HiVision. Коммутаторы поддерживают технологии резервирования HIPER-ring со временем восстановления менее 300 мсек для 50 коммутаторов, RSTP, MRP, Link Aggregation, могут устанавливаться в сетях EtherNet/IP и PROFINET, совместимы с программными пакетами STEP7 и Control Logix. Настройка конфигурации возможна при помощи загрузки параметров через USB.
В числе новинок Korenix Василий Шауро выделяет модели JetNet 5228 — коммутатор для монтажа в 19-дюймовую стойку с 24 портами Ethernet на 100 Мбит/с, четырьмя портами Gigabit Ethernet и четырьмя портами SFP. Среди его функций — поддержка IEEE 802.3z 1000Base-SX/LX, Jumbo Frame, IEEE 802.1s MSTP, Double VLAN Тag (QinQ). Модель JetNet 4510 — упрощенная версия коммутатора JetNet 4010G. Готовится к выходу коммутатор JetNet 5628 с поддержкой IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP) и протоколов IEC 61850-3 (2002) и IEEE 1613 (2003) для управления электроподстанциями.
Microsens анонсировала новое поколение коммутаторов Industrial Ethernet с защитой IP67 (см. Рисунок 6). Такие устройства выдерживают даже погружение в воду и могут устанавливаться не только в помещениях, но и на улице. Температура от -40 до +75°С на них не повлияет. Другая новинка — мост Gigabit Ethernet с портом RJ-45 и модулем SFP для сопряжения медной и оптической сетей.
Функции коммутации и маршрутизации интегрируются и в промышленные компьютеры. Например, компьютеры серии JetBox 9300 от Korenix Industrial на базе процессоров RISC с ОС Linux объединяют компьютер, маршрутизатор, управляемый промышленный коммутатор Ethernet (с QoS и VLAN 802.1q) и шлюз Modbus. Они поддерживают PoE (четыре порта IEEE 802.3af), оснащены последовательным интерфейсом (по два порта RS232 и RS232/422/485), предусматривают межсетевой экран и NAT. Конструкция алюминиевого корпуса усилена, возможна работа при температуре от -40 до +80°C и в условиях вибрации. Такие компьютеры могут применяться в системах мониторинга производственных процессов, для видеонаблюдения по IP, на транспорте, в добывающей и нефтегазовой отрасли. На основе встраиваемых компьютеров, программируемых логических контроллеров и систем ввода/вывода с портами Ethernet удастся создавать гибкие решения, а при работе с унаследованным оборудованием такие компьютеры способны выполнять функции шлюзов и преобразователей протоколов.
Многие специалисты уверены, что Industrial Ethernet имеет хорошие перспективы в России. Подобные решения будут полезны для предприятий тяжелой промышленности, пищевой промышленности и других отраслей, а в случае изменения конструктивного исполнения и получения отраслевых сертификатов возможен вывод этих изделий на новые рынки. В «Ниеншанц-Автоматика» добавляют к этому автоматизацию зданий, сферу ЖКХ, охрану и безопасность, нефтегазовую отрасль, автоматизацию транспорта и отмечают увеличение числа портов в промышленных коммутаторах.
Сергей Орлов — обозреватель «Журнала сетевых решений/LAN». С ним можно связаться по адресу: sorlov@lanmag.ru.
Рисунок 1. В промышленной среде Ethernet позволяет объединить офисные и промышленные сети, интегрировав в единую коммуникационную среду уровень администрирования, управления и уровень устройств.
Опережающими темпами
По прогнозам аналитической компании ARC Advisory Group, к 2011 г. мировой рынок коммутаторов Industrial Ethernet и другого промышленного сетевого оборудования Ethernet достигнет 995 млн долларов (за пять лет увеличится почти в четыре раза), а среднегодовые темпы роста составят 29% (см. Рисунок 4). При этом In-Stat указывает, что ежегодный рост мирового рынка коммутаторов Ethernet всех классов будет более 15% (в денежном выражении), и к 2011 г. его объем превысит 20 млрд долларов. По данным Infonetics Research, уже в прошлом году он достиг 17 млрд долларов, на 9% превзойдя показатели предыдущего года.
Еще пару лет назад оборот рынка промышленных коммутаторов Ethernet едва дотягивал до 260 млн долларов, и, несмотря на высокие темпы роста, по сравнению с общим объемом мирового рынка коммутаторов Ethernet, этот сегмент в ближайшей перспективе останется небольшим — менее 5%. Однако на устоявшемся рынке оборудования для локальных сетей вряд ли можно ожидать значительных изменений, поэтому многие игроки концентрируются на завоевании новых сегментов и обращают свое внимание на «промышленный Ethernet». Так, в конце прошлого года Cisco Systems вывела на рынок новое семейство коммутаторов Cisco Industrial Ethernet 3000 с разно-образными конфигурациями портов и вариантов питания. Кроме того, компания расширила партнерские отношения с Rockwell Automation. В рамках инициатив Cisco Ethernet to the Factory и Rockwell Automation Integrated Architecture разрабатывается новое семейство коммутаторов для промышленных предприятий.
По мнению Александра Команцева, конечный потребитель ориентируется именно на средства автоматизации (контроллеры, датчики, приводы, средства отображения информации и т.п.) — устройства, отвечающие за выполнение технологического процесса. Коммуникационное оборудование рассматривается как нечто вторичное, поэтому, если производитель средств автоматизации рекомендует его конкретную марку, то потребитель прислушивается к совету. Так, например, Moxa активно сотрудничает с ABB, Schneider Electric, Yokogawa, Rockwell Automation. Большинство коммутаторов Moxa имеют сертификат ABB Industrial IT Enabled, которым ABB гарантирует совместимость средств связи Moxa со своим сетевым оборудованием.
О тенденциях на рынке промышленных коммутаторов Ethernet можно судить и по слияниям/приобретениям. Недавно Digi International приобрела частную британскую компанию Sarian Systems, играющую заметную роль на европейском рынке беспроводных маршрутизаторов, ориентированных на ответственные приложения. Sarian имеет заказчиков в розничной торговле, ее продукты применяются в системах оплаты, различных торговых терминалах, для резервирования проводных каналов связи.
В конце июля Siemens AG выбрала парт-нера по бизнесу в сфере индустриальных коммуникационных решений — группу Gores Group, получившую 51% в Siemens Enterprise Communications (SEN). Последняя намерена усилить присутствие в сфере промышленных сетевых и коммуникационных решений, создав совместное предприятие с Siemens, причем Gores Group внесет свой вклад в это СП в виде предприятий Enterasys SER Solutions. По заявлению руководства Siemens, развитие линейки продуктов пойдет в русле трех основных направлений: энергетика, промышленность и здравоохранение. Учитывая объем рынка Industrial Ethernet, новые большие игроки, скорее всего, не появятся. Вероятно, многие компании включат в свою линейку продукцию Industrial Ethernet наряду с существующей номенклатурой — так считают специалисты «ПЛКСистемы».
По мнению аналитиков, развитию рынка оборудования для промышленных сетей Ethernet способствует наращивание производственных мощностей в КНР и ряде других стран Азии, однако начало стагнации в реальном секторе экономики США может внести весомые коррективы в оптимистичные прогнозы. В России к середине года темпы роста промышленного производства также замедлились (за полугодие они составили 6%), что может стать тенденцией и негативно сказаться на сегменте сетевого оборудования для отечественной промышленности.