Komponenty sieci przemysłowych czyli Ethernet po kablu, światłowodem lub bezprzewodowo

Większa dojrzałość rynku

Ethernet jest obecnie siecią, która znacznie wykroczyła od strony aplikacyjnej poza wąsko sprecyzowany obszar przemysłu, pojawiając się w elektronice konsumenckiej i aplikacjach domowych, systemach kontroli dostępu oraz monitoringu obiektów, w urządzeniach pomiarowych, transporcie szynowym i wielu innych obszarach techniki.

Standard ten cały czas wkracza też na nowe rynki współczesnej techniki i szybko staje się na nich standardem dominującym. Wyraźnie widać, że w ciągu ostatnich pięciu lat jego znaczenie znacznie się zwiększyło i jest to rozwiązanie wykorzystywane przez małe i duże firmy. Popularyzacji sprzyja uniwersalność i dobrze umocowany w normach standard zarówno dla komunikacji przewodowej, jak i bezprzewodowej.

Najważniejsze kryteria handlowe brane pod uwagę przez klientów

W zestawieniu najważniejszych kryteriów ofert handlowych branych pod uwagę przez klientów przy selekcji produktów i dostawców urządzeń komunikacji sieciowej zaskakująco cena nie okazała się najważniejsza. Co więcej, różnica pomiędzy pierwszą a drugą pozycją nie jest wcale mała, co przekonuje, że nie jest to niedokładność statystyczna lub zaburzenie wynikające z oczekiwań ankietowanych osób, które zawsze chciałby mieć rynek bardziej dojrzały, niż faktycznie jest. Wydaje się, że w zakresie rozwiązań przemysłowych oczekiwania klientów kierują się w stronę wysokiej niezawodności działania, dużej funkcjonalności technicznej oraz zdolności do pracy w trudnych warunkach otoczenia. Niska cena przestała być najważniejsza, może dlatego, że na skutek dużej konkurencji na rynku oraz tego, że liczba dostawców tych produktów znacznie się zwiększyła w ostatnich latach, ceny generalnie się obniżyły, a kupno dobrego i niedrogiego urządzenia nie jest już wielkim wyzwaniem. Powyższy wykres jest bezsprzecznie dowodem, że rynek urządzeń komunikacji bazujących na Ethernecie jako medium można uznać za dojrzały.

Pozycja rynkowa Ethernetu jest też dowodem, jak bardzo pomaga w rozwoju rynku wspólne rozwiązanie techniczne. Takich standardów sięgających całej techniki jest w sumie niewiele, bo z reguły duże firmy starają się narzucić całej reszcie własne technologie i czerpać z tego zyski (rozwiązania własnościowe). Otwarte rozwiązania zwykle oznaczają dużą konkurencję, obecność wielu producentów i znacznie mniejsze marże handlowe na produktach.

Z punktu widzenia dużych korporacji są one mniej atrakcyjne, dlatego Ethernet można postrzegać za taki sam fenomen współczesnej techniki jak peceta. Zapotrzebowanie na produkty komunikujące się za pomocą Ethernetu to również efekt powiększającego się zapotrzebowania rynku na sieci przemysłowe. Coraz więcej rozwiązań komunikacyjnych w tym obszarze ma charakter rozproszony, a więc taki, gdzie poszczególne elementy pomiarowe, kontrolne i sterujące są rozmieszczone w wielu miejscach obiektów i spięte kablem (miedzianym lub optycznym) w spójną całość.

Tabela 1. Przegląd ofert dostawców komponentów sieciowych

Sieć sięga też obiektów energetycznych, telekomunikacyjnych, kolejowych, gdzie łączy części rozległych systemów, pozwalając na monitoring i zdalne sterowanie działaniem. W ten sposób zapewnia się lepszą dostępność usług, skraca czas reakcji na zdarzenia i likwiduje konieczność wykorzystania pracy ludzkiej w obszarach i sytuacjach niekorzystnych (trudny dostęp, niebezpieczne warunki).

Kolejnym aspektem pozytywnym dla rozwoju związanym z Ethernetem jest łatwość zmiany fizycznego medium komunikacyjnego. Oprócz standardowego kabla UTP może to być kabel światłowodowy lub połączenie bezprzewodowe po Wi-Fi. Ta właściwość sprzyja tworzeniu sieci rozległych, a okablowanie optyczne nierzadko staje się bazą infrastrukturalną dla całego zakładu, od której odchodzą miedziane rozgałęzienia lub tworzone są bezprzewodowe lokalne komórki.

Duża podaż i asortyment

Duża popularność Ethernetu przekłada się oczywiście na relacje rynkowe - przybywa na rynku producentów takich urządzeń, poszerza się portfolio produktów i rozszerza siatka dystrybucyjna. Urządzenia takie jak switche, punkty dostępowe lub serwery portów od strony koncepcyjnej wydają się dobrze zdefiniowane i nierzadko proste, ale po dodaniu do produktu określenia "przemysłowy" pojawiają się w nich też specyficzne parametry i funkcje związane z odpornością środowiskową, złączami, rozbudowanym oprogramowaniem, zasilaniem za pomocą PoE, opcjami montażu w stojaku, odporną obudową z metalu i podobnymi cechami.

Coraz większe znaczenie mają też certyfikaty, za pomocą których duże firmy bronią się przed agresywną konkurencją cenową. Potwierdzają one zgodność z popularnymi protokołami bazującymi na Ethernecie, jak Modbus lub Profibus, są gwarancją bezpieczeństwa użytkowania (np. zgodność z UL) i korzystania z sieci związanego z szyfrowaniem transmisji. Istotna jest też zgodność z normami branżowymi określającymi wymagania stawiane urządzeniom stosowanym w systemach stacji energetycznych, systemach transportowych i kontroli ruchu i innymi regulacjami.

Najpopularniejsze typy urządzeń komunikacyjnych z obszaru Ethernetu

W statystykach sprzedaży urządzeń komunikacyjnych do Ethernetu zdecydowanie nad całą resztę wybijają się switche i routery. Nie jest to zaskakujące, gdyż urządzenia te stanowią główny element infrastrukturalny sieci determinujący jej główną funkcjonalność. Drugą pozycję stanowią moduły I/O, a więc elementy pozwalające na dołączanie do sieci czujników i elementów wykonawczych. Liczą się ponadto konwertery sieciowe, pozwalające spinać starsze i nowsze rozwiązania, a także te niebazujące na Ethernecie. Na dole wykresu znalazły się natomiast karty komunikacyjne. Ich niewielki potencjał to zapewne efekt tego, że większość komputerów, płyt głównych i sterowników ma już takie rozwiązanie zintegrowane i nie wymaga dodatkowego elementu. Coraz częściej integracja dotyczy też rozwiązań bezprzewodowych, zarówno po stronie switchy łączących porty przewodowe i bezprzewodowy punkt dostępowy, jak i końcowych urządzeń sieciowych.

Popularnym hasłem w zakresie markowych rozwiązań przemysłowych jest ponadto redundancja po stronie zasilania i komunikacji w sieci, funkcje ochrony jakości i kontroli przepływu danych (QoS), szeroki zakres temperatur pracy w zakresie -40...75°C (albo jeszcze szerszym), funkcje zarządzania siecią i diagnostyki, sygnalizacja alarmowa, modułowa konstrukcja i wiele innych podobnych aspektów. Bezsprzecznie najwięcej nowinek i funkcji pojawia się w switchach, bowiem to one stanowią ten najważniejszy i centralny punkt wielu instalacji, od którego sieci się rozwijają.

Poza uniwersalnością i możliwościami komunikacyjnymi ethernetowe urządzenia infrastrukturalne, za pomocą których buduje się sieci, dają wiele różnych mechanizmów zwiększających wydajność transmisji sieciowej, pozwalających na zarządzania urządzeniami i samą komunikacją, jak filtrowanie pakietów, kontrola dostępu, ograniczenia maksymalne na szybkość transmisji, stworzenie logicznej wydzielonej sieci prywatnej oraz implementacja usług komunikacji głosowych i wideo. Możliwość zarządzania urządzeniami w sieci przemysłowej ma kluczowe znaczenie w rozwiązywaniu potencjalnych problemów i jest kluczowa w tym, aby Ethernet był szeroko akceptowany w dużych i odpowiedzialnych systemach sięgających skalą całego przedsiębiorstwa.