Reti industriali

Reti industriali affidabili: requisiti per gli switch in reti eterogenee

Samuele Primiani - Indu-Sol

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Sommario
Trasferito nel mondo reti industriali, il semaforo è lo switch che gestisce i protocolli di comunicazione
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Conclusioni

Sommario

Quale centro città può permettersi quattro corsie una accanto all'altra per i vari tipi di traffico? Nessuna. La stessa cosa vale per le nostre reti industriali. Nella presentazione sarà illustrato come la scelta dello switch sia fondamentale per gestire al meglio reti industriali con più applicazioni e molta richiesta di banda. Indu-Sol è un fornitore chiave di infrastrutture di rete affidabili per la produzione (tecnologia operativa/OT) e l'IT industriale (IIT).

Affidabilità del sistema tramite reti industriali affidabili

Quale centro città può permettersi quattro corsie una accanto all'altra per i vari tipi di traffico? Nessuna.
La stessa cosa vale per le nostre reti industriali.

Spesso ancora oggi si cerca di fare reti industriali separate per ogni tipo di applicazione o protocollo.

Facendo così 1 corsia = 1 tipo di traffico

Pro: le reti omogenee (una rete per una applicazione) sono facili da gestire e controllare

Contro: Spese più elevate di messa in opera e soprattutto di manutenzione

Qual è l'alternativa? Far viaggiare tutti i veicoli (tutti i protocolli) su una singola corsia.

Invece di fare una rete per ogni applicazione, sfruttare una rete ben strutturata per gestire
tutte le applicazioni.

Facendo così 1 corsia = tutto il traffico

Pro: spese più contenute per una singola rete, sia di messa in opera che manutenzione

Contro: una rete che dà accesso a ogni traffico si può congestionare

Tutti i protocolli sulla stessa corsia: possibili problematiche

Diversi protocolli di comunicazione
- Brevi, veloci e ciclici tipo Profinet (paragonato alle auto);
- Lunghi e di tipo aciclico come dati TCP/IP, dati di visualizzazione ecc (paragonato ai camion).

Alert systems

Si possono avere notifiche per:
- Valore di qualità del cavo
- Corrente di dispersione
- Netload
- Temperatura
- 24V

È possibile inviare queste notifiche tramite:
- E-Mail
- PROFINET (controller)
- SNMP (sistema di gestione della rete, ad esempio PROmanage)
- Relè

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Reti industriali affidabili

Trasferito nel mondo reti industriali, il semaforo è lo switch che gestisce i protocolli di comunicazione

I semafori
Quando scatta il verde 5-6 auto possono passare facilmente, se deve passare un tir invece questo passerà e poi farà subito rosso. Prima o poi questo porterà alla congestione del traffico.

Se i protocolli brevi (ad esempio Profinet) e quelli lunghi (ad esempio i dati di visualizzazione) passano attraverso lo stesso switch, non si verifica una congestione al momento, ma i dati possono essere persi nel caso in cui il buffer non sia abbastanza grande.

Proprio per questo, le reti diventano instabili e questo porta prima o poi al malfunzionamento della comunicazione e al blocco del sistema nel caso peggiore.

Cosa tenere in considerazione
Oggi la scelta dello switch non è al centro della progettazione di rete. Spesso la scelta si fa guardando al prezzo o prendendo la stessa marca del PLC, il che potrebbe aver senso in una rete omogenea.

Ora abbiamo a che fare con una serie di applicazioni e protocolli di comunicazione per questo uno switch Profinet classico è ottimizzato, per esempio per protocolli Profinet brevi ma se eseguiamo un'applicazione di visualizzazione sullo stesso switch, questo non è ottimizzato per questa applicazione e sorgono problemi.

Qual è la soluzione al << problema >> Switch?

Cambiare i criteri di scelta per selezionare uno switch
Criteri:
- Backbone Gigabit;
- Capacità di backplane;
- Throughput;
- Dimensione del buffer;
- Dimensione pagina buffer.

Criteri nella scelta dello Switch

Criteri:
- Backbone Gigabit;
- Capacità di Backplane: la capacità del backplane è una misura della quantità di dati che uno switch può elaborare per unità di tempo. È specificata in bps;
- Throughput: il throughput dei dati descrive quanti telegrammi uno switch può elaborare per unità di tempo. La sua unità di misura è pps (pacchetti al secondo);
- Dimensione del buffer: dalla dimensione del buffer si possono trarre conclusioni sulla quantità di dati che uno switch può memorizzare temporaneamente (buffer). È specificata in bit;
- Dimensione pagina buffer: la memoria totale è divisa in singole pagine di memoria. Per ogni pagina può essere salvato al massimo un telegramma. La dimensione della pagina del buffer specifica la dimensione fissa della pagina di memoria ed è specificata in byte.

Con lo Switch Indu-Sol P10
Monitoring Permanente di rete

Oltre a capacità di Backplane e Data Troughtput elevate abbiamo un controllo continuo su:
- Possibili disturbi elettromagnetici - Monitoring EMC;
- Performance dati - netload;
- Abbassamento performance dei cavi - invecchiamento, usura, umidità, torsione, vibrazioni.

Reti industriali affidabili: requisiti per gli switch in reti eterogenee

Conclusioni

Ricapitolando:
Requisiti per gli Switch per reti industriali
- Capacità Backplane - P10 - 51,2 Gbit/s
- Capacità Throughtput - P10 - 19,3 Mpps
Funzioni diagnostiche con controllo continuo su
- Cavi - invecchiamento, torsione, vibrazione...
- Disturbi EMC
- Performance dati
Si anticipano più dell'80% dei problemi sulla rete.