Moxa TWS-3010 SPE i APL: zarządzalne switche Single Pair Ethernet dla automatyki przemysłowej
Seria Moxa TWS-3010 obejmuje dwa zarządzalne switche przemysłowe, które umożliwiają doprowadzenie sieci Ethernet bezpośrednio do urządzeń końcowych za pomocą jednej pary przewodów. Modele TWS-3010-SPE-8PB-2GC-T i TWS-3010-APL-8PS-2GC-T różnią się przeznaczeniem, typem portów 10BASE-T1L i sposobem zasilania urządzeń po linii danych, lecz oferują identyczny zestaw funkcji zarządzalnych.
SPE i Ethernet-APL jako warstwa fizyczna
Oba modele wykorzystują warstwę fizyczną 10BASE-T1L: jedną parę przewodów przenoszącą dane z prędkością 10 Mbit/s w pełnym dupleksie na odległość do 1000 m, przy jednoczesnej możliwości zasilania podłączonego urządzenia. Ethernet-APL (Advanced Physical Layer) jest wariantem przeznaczonym dla automatyki procesowej. Sieć APL dzieli się na łącza trunk (między switchami, do 1000 m) oraz spur (od switcha do urządzenia, do 200 m). Specyfikacja APL definiuje klasy zasilania portów oraz koncepcję 2-WISE, umożliwiającą tworzenie obwodów iskrobezpiecznych i pracę w strefach zagrożonych wybuchem. Wszystkie porty 10BASE-T1L w modelu TWS-3010-APL to wyłącznie porty spur – switch nie posiada portów trunk, a połączenie z resztą sieci realizowane jest przez gigabitowe porty combo.
Łącze 10BASE-T1L pracuje w układzie nadrzędny–podrzędny, a role obu stron ustalane są w procesie autonegocjacji. Ustawienie MDI/MDIX działa wyłącznie w trybie automatycznym.
Budowa i złącza
Oba switche mają wszystkie złącza na panelu przednim. Porty combo (RJ45/SFP), port konsolowy RJ45 oraz podwójne wejście zasilania są identyczne w obu modelach. Model SPE wyposażony jest w 8 portów SPE ze znormalizowanym złączem IEC 63171-2, wymagającym dedykowanych patchcordów z wtykami SPE. Model APL posiada 8 portów spur z 3-pinowymi listwami zaciskowymi i wymaga kabla ekranowanego (kabel referencyjny: fieldbus typu A). Oba modele mają wejście cyfrowe, przekaźnik alarmowy (1 A przy 24 VDC) oraz port USB typu A obsługujący wyłącznie moduł ABC-02-USB służący do kopiowania konfiguracji, aktualizacji oprogramowania i pobierania logów.
Zasilanie urządzeń po linii danych
PoDL w modelu TWS-3010-SPE działa w klasach 10, 11 i 12 według IEEE 802.3cg, z napięciem odpowiadającym napięciu zasilania switcha (24 VDC) i łącznym budżetem mocy wynoszącym 102 W – wystarczającym do jednoczesnego zasilania wszystkich ośmiu portów w klasie 12 (8 × 12,63 W). Zasilanie PoDL jest domyślnie wyłączone i wymaga aktywacji dla całego switcha, a następnie wyboru klasy dla każdego portu z osobna.
Zarządzanie budżetem mocy odbywa się w trybie Allocated Power (port przekraczający przydzielony budżet nie otrzymuje zasilania) lub Measured Power (przy przekroczeniu budżetu odłączany jest port o najniższym priorytecie). Funkcja PoDL Device Failure Check weryfikuje dostępność urządzenia poleceniem ping i może automatycznie zrestartować urządzenie lub wyłączyć jego zasilanie po określonej liczbie nieudanych odpowiedzi. Dostępne jest również PoDL Timetabling – harmonogram zasilania dla każdego portu z podziałem na dni tygodnia. Zdarzenia PoDL mogą być zgłaszane jako trap SNMP, wiadomość e-mail, wpis syslog lub sygnał przekaźnika.
Zasilanie APL w modelu TWS-3010-APL odbywa się napięciem 15 V w klasie A (0,54 W) lub C (1,1 W). W odróżnieniu od modelu SPE zasilanie portów jest domyślnie włączone, a klasa dobierana automatycznie – interfejs konfiguracyjny nie udostępnia opcji ręcznego wyłączenia zasilania ani wyboru klasy. Po przeciążeniu port wyłącza zasilanie, a jego przywrócenie wymaga ręcznego użycia funkcji APL Port Power Supply Restoration. Funkcja Failure Check w tym modelu umożliwia wyłącznie restart urządzenia.
Konfiguracja i protokoły przemysłowe
Porty 10BASE-T1L są w oprogramowaniu traktowane tożsamo z portami gigabitowymi – można je konfigurować w ramach VLAN, agregacji łączy, redundancji (np. jako port pierścienia MRP), QoS, Port Security oraz Rate Limiting. Funkcja Signal Quality zapewnia ciągły podgląd parametrów jakości sygnału na portach 10BASE-T1L: SQI, SNR i BER.
Switche obsługują protokoły PROFINET, EtherNet/IP i Modbus TCP, dzięki czemu są widoczne w sterowniku lub systemie SCADA jako kolejne urządzenia sieciowe. Do integracji z PROFINET służy plik GSD, dla EtherNet/IP dostępne są plik EDS, bloki AOI i pakiet dla FactoryTalk View, a dla Modbus TCP – plik z opisem rejestrów. Włączenie protokołu automatycznie dostosowuje powiązane ustawienia switcha (np. IGMP Snooping dla EtherNet/IP, SNMP i LLDP dla PROFINET).
Profil protokołu można aktywować z interfejsu webowego lub za pomocą przełącznika obrotowego umieszczonego na spodzie obudowy. Pozycje 1–6 odpowiadają profilom PROFINET, EtherNet/IP i Modbus TCP z klientem DHCP lub bez niego; pozycja 0 (domyślna) pozostawia konfigurację protokołów w gestii interfejsu webowego. Zmiana pozycji przełącznika wymaga restartu urządzenia, a ustawienia wprowadzone w ten sposób nie mogą być zmieniane z poziomu interfejsu webowego.
Redundancja
Switche TWS-3010 obsługują protokoły STP, RSTP, MSTP i MRP oraz agregację łączy z LACP. Protokoły Turbo Ring i Turbo Chain nie są obsługiwane. Zasilanie jest redundantne – switch rejestruje zanik napięcia na każdym z dwóch wejść (PWR1, PWR2), a stan zasilania można monitorować m.in. za pomocą przekaźnika alarmowego. W modelu SPE redundantny pierścień MRP można zamknąć zarówno przez porty combo, jak i przez porty SPE, przy czym odcinek SPE ogranicza przepustowość pierścienia do 10 Mbit/s. W modelu APL pierścień buduje się wyłącznie z portów combo.
Cyberbezpieczeństwo
Port Security umożliwia przypisanie do portu konkretnych urządzeń na podstawie adresów MAC – w trybie Static Port Lock są to adresy wpisane ręcznie, a w trybie Sticky MAC pierwsze podłączone urządzenia, do zdefiniowanego limitu. Nieautoryzowane urządzenie nie uzyska dostępu do sieci, a switch może zablokować port i zgłosić zdarzenie. Loop Protection automatycznie wykrywa i blokuje port, na którym powstała pętla sieciowa.
Dostęp do zarządzania można ograniczyć do szyfrowanych protokołów HTTPS i SSH oraz do określonych adresów IP przez funkcję Trusted Access. Uwierzytelnianie kont może odbywać się lokalnie lub centralnie przez RADIUS albo TACACS+. Monitoring obejmuje dziennik zdarzeń, eksport do maksymalnie trzech serwerów syslog oraz SNMPv3 z uwierzytelnianiem i szyfrowaniem. Eksportowany plik konfiguracji można zabezpieczyć hasłem.
Switche Moxa TWS-3010-SPE i TWS-3010-APL stanowią kompletne rozwiązanie do budowy przemysłowych sieci Ethernet opartych na jednej parze przewodów. Model SPE kierowany jest do automatyki ogólnej i oferuje zasilanie PoDL z budżetem 102 W, natomiast model APL przeznaczony jest dla automatyki procesowej i obsługuje zasilanie Ethernet-APL w strefach zagrożonych wybuchem. Oba modele zapewniają pełen zestaw funkcji zarządzania ruchem, redundancję sieci i zasilania, integrację z protokołami PROFINET, EtherNet/IP i Modbus TCP oraz wielowarstwowe mechanizmy cyberbezpieczeństwa.
Źródło: Elmark Automatyka
Więcej na www.elmark.com.pl
