Network World, США
Усовершенствования популярной сетевой технологии позволят применять ее в производственных сетях
Развитие стандарта Ethernet и включение расширяющих его возможности дополнительных технологий позволяют применять созданное на его основе недорогое сетевое оборудование в сетях производственных предприятий. В условиях управления высокоточными перемещениями, характерными для многих производственных процессов, потеря сетевых пакетов или задержка в их передаче может привести к значительным финансовым потерям.
Одним из предлагаемых стандартов является IEEE 1588, который регламентирует синхронизацию собственной тактовой частоты устройств Ethernet с базовой частотой сети. Другая разработка, ведущаяся несколькими компаниями и основанная на стандартном протоколе Layer 2 Ethernet и метках времени, получила название Ethernet Powerlink. В целом она работает подобно технологии TDM, когда для передачи потоков данных выделятся заранее определенные интервалы (слоты) времени. Применение такой технологической схемы устраняет «столкновения» пакетов, приводящие к повторной передаче данных в сети Ethernet; одновременно с этим решается проблема устранения задержек, возникающих из-за буферизации передаваемых пакетов в коммутируемой сети Ethernet.
Производственным же предприятиям необходим управляющий протокол, работающий в сетях Ethernet. Это позволит снизить стоимость инфраструктуры и использовать для управления производственными процессами один из доменов общей корпоративной IP-сети. «Если все объекты обладают собственными IP-адресами, то вы можете определить состояние любой части оборудования или всей системы промышленного предприятия, — считает Боб Паркер, аналитик IDC, изучающий направления развития ИТ в производстве. — Использование стандартных коммерчески доступных устройств в сетях промышленных предприятий имеет определенные преимущества. Это похоже на ситуацию с яхтой. Все, что вы приобретаете для нее со словом ?marine? в названии, стоит в два раза дороже. Аналогичная ситуация наблюдается и с промышленными ИТ-продуктами. Покупка чего-либо ?промышленного? обойдется существенно дороже».
Несмотря на то, что задержки в сетях Ethernet измеряются долями секунды, они все же недопустимы в точных процессах производства, где оборудование может получать сотни управляющих команд в секунду.
«Потеря одной из них может привести к катастрофе», — подчеркивает Маркус Сандхефнер, маркетолог компании B&R Industrial Automation, предлагающей программный стек протоколов Ethernet Powerlink для стандартного сетевого оборудования.
«Ethernet — великолепная и к тому же недорогая технология, — считает Сандхефнер. — Однако в ней существует проблема временного детерминизма. В такой ситуации, когда в очереди коммутатора Ethernet находятся два сообщения реального времени, принадлежащих, скажем, приложению, управляющему перемещениями, вы можете столкнуться с определенными трудностями».
B&R является участником консорциума Ethernet Powerlink Standards Group, в который входит 165 производителей продуктов для систем автоматизации и управления. Целью работы группы является перенос широко распространенных промышленных протоколов, в частности, ModBus, на платформу технологий, основанных на Ethernet.
Одним из производителей, способствующих продвижению стандарта IEEE 1588, является корпорация Intel, выпускающая сетевые процессоры со встроенной с технологией формирования временных меток, которые применяются в контроллерах Ethernet и микросхемах коммутаторов.
«Использование IEEE 1588 в стандартном сетевом оборудовании поможет промышленным предприятиям снизить расходы за счет отказа от применения собственных или предлагаемых производителями оборудования АСУТП коммуникационных технологий», — утверждает Пьюнит Шарма, инженер по техническому маркетингу подразделения Intel Digital Enterprise Group. Однако для обеспечения надежности тех сетевых технологий, которые могут заменить Ethernet, нужно еще кое-что сделать.
«Такие протоколы синхронизации, как, скажем, Network Time Protocol, недостаточно надежны и пока не обеспечивают временного разрешения, необходимого для приложений автоматизации промышленных процессов», — делает вывод Шарма в одном из недавних отчетов об использовании IEEE 1588.
Это значит, что технологию, определяемую стандартом IEEE 1588, придется применять в сетевых продуктах, наряду со стандартом 802.3 Ethernet и стеками TCP/IP. Такая комбинация позволила бы снабдить локальные сети с устройствами второго и третьего уровней точностью, необходимой для управления промышленным оборудованием и производственными процессами. Спецификации стандарта Ethernet Powerlink Version 3 должны быть выпущены в конце текущего года.