Technologia IXM firmy Advantech ułatwia zarządzanie sieciami przemysłowymi
| TechnikaZnakomita większość urządzeń wykorzystywanych do budowy sieci przemysłowych wymaga dzisiaj konfiguracji. Gdy sieć ma skomplikowaną topologię lub obejmuje wiele podłączonych urządzeń, konfiguracja wszystkich urządzeń zabiera dużo czasu, bo nierzadko w każdym trzeba ustawić kilkanaście parametrów. Podobnie kłopotliwa może wyglądać nadzór nad sieciami przemysłowymi, bo nawet zwykłe aktualizacje oprogramowania firmware mogą stać się czasochłonne. Nie bez znaczenia jest też to, że żmudny proces konfiguracji komponentów infrastruktury sieciowej, jest też źródłem błędów i pomyłek.
Rys. 1. Topologia IXM
Z takich powodów często sieci buduje się z identycznych komponentów (np. switchy) po to, aby konfigurację jednego urządzenia móc kopiować do innych. Niemniej jest to tylko częściowe rozwiązanie opisanych powyżej problemów i nie zawsze daje się z niego skorzystać.
Od tych problemów uwalnia opracowana przez firmę Advantech technologia IXM, czyli protokół opracowany pod kątem zarządzalnych switchy ethernetowych z rodziny EKI pozwalający na grupową obsługę grupy urządzeń i kopiowanie konfiguracji do wielu jednostek z urządzenia Master do pozostałych. Nie tylko przyspiesza to znacząco konfigurację sieci, ale także ogranicza możliwość pomyłki. Jest to koncepcja bliska idei IoT, a więc możliwości kontrolowania i sterowania wszystkimi urządzeniami zdalnie.
Gdy w sieci jest kilka, kilkanaście urządzeń, praca administratora, a więc osoby odpowiedzialnej za konfigurację i działanie sieci nie wygląda źle. Taką liczbę sprzętu daje sie opanować i pamiętać, gdzie co ma być ustawione.
Gdy urządzeń jest więcej trzeba sięgnąć po narzędzia ułatwiające to zadanie. Niemniej narzędzia te wymagają instalacji na pececie i podłączenia do niego konfigurowanego urządzenia bezpośrednio, co wymaga za każdym razem odłączania od sieci, przyłączania do peceta itd. Nie trzeba pamiętać wszystkich szczegółów, ale nadal pracy jest wiele.
W sieciach rozległych i o topologii niepozwalającej na odłączanie poszczególnych elementów dla dokonywania konfiguracji wykorzystuje się systemy zdalnego zarządzania siecią NMS (Network Management System). Daje ono duże możliwości, niemniej jest to rozwiązanie bazujące na centralnym serwerze, przez co do jego działania wymagana jest rozbudowa warstwy sprzętowej sieci, co zwiększa koszty.
Przykładowe switche z technologią IXMEKI-7710 to rodzina nowych switchy wyposażonych w funkcję IXM. Obejmuje ona 8 modeli, z czego 4 jednostki wyposażone są w zasilanie PoE. Modele z PoE mają 8 portów PoE+ zdolnych do dostarczenia do obciążenia aż 30 W i gigabitowe porty combo, konfigurowalne jako SFP lub RJ-45. W zależności od dobranej wkładki SFP mogą wykorzystywać połączenia światłowodowe na dystansie do kilkudziesięciu kilometrów. Urządzenia zostały przystosowane do pracy w trudnych warunkach przemysłowych przy temperaturze od -10...-40°C do 60...75°C (w zależności od wersji). Switch wspiera szereg funkcji i protokołów warstwy drugiej, takich jak X-Ring Pro, który zapewnia redundancję i rekonfigurację sieci w postaci pierścienia w czasie 20 ms. Dodatkowo, przełącznik jest obsługiwany przez systemy NMS pomagające w diagnozie i utrzymaniu sieci. Aluminiowa obudowa switcha ma IP30 i pozwala na montaż naścienny lub na standardowej szynie DIN. Konstrukcja pozwala ponadto na redundantne zasilanie napięciem 24-48 VDC. |
Nowe podejście
Rys. 2. Proces ustalania zakresu adresów IP
Nowe podejście do problemu aktualizacji oprogramowania i konfiguracji urządzeń zapewnia nowa technologia firmy Advantech o nazwie IXM. Jej najważniejszymi zaletami jest to, że mechanizmy IXM są zaszyte wewnątrz urządzeń, dzięki czemu nie trzeba nic dodawać i rozbudowywać, a dodatkowo nie jest wymagane żmudne przełączanie kabli i chwilowy demontaż sieci. Ważna jest też łatwość użycia, która również ogranicza liczbę popełnianych błędów.
W sieciach przemysłowych wykorzystuje się często statyczny przydział adresów IP po to, aby zapewnić stabilność topologii i konfiguracji. Dzięki IXM możliwe jest jednoczesne przyporządkowanie statycznej puli adresów IP do danych urządzeń, co ułatwia pracę administratora, gdyż przydzielenie adresu dotychczas odbywało się ręcznie i było jedną z pierwszych i najważniejszych operacji związanych z konfiguracją nowego sprzętu.
Po przydzieleniu IP administrator musi ręcznie wgrać konfigurację do każdej jednostki. To czasochłonne zadanie. Dlatego w urządzeniach z IXM konfigurację można zdalnie kopiować z jednostki do jednostki. Jedynym ograniczeniem jest to, aby urządzenia były takie same (seria i model).
Dostępne są dwa tryby realizacji tego procesu. Sync pozwala na to aby jedno urządzenie (master) było źródłem konfiguracji i aktualizacji dla wielu pozostałych. Proces dystrybucji informacji odbywa się automatycznie po naciśnięciu przycisku.
W trybie nadzorczym Superv urządzenie master kontroluje status wielu urządzeń slave, ich obciążenie i statystyki opisujące działanie. W tym celu zbierane są surowe dane nt. pracy, następnie obrabiane i prezentowane administratorowi w syntetycznej formie. Ułatwia to znacząco diagnostykę problemów w sieci. Oba tryby korzystają z oprogramowania, które krok po kroku prowadzi przez cały proces instalacji i monitorowania sieci.
Rys. 3. Urządzenie Master wywołuje SyncAgent, aby uzyskać informację o wersji firmware a następnie wysyła nowy plik do Slave
IXM to oprogramowanie, które jest wykonane jako standardowy demon (proces) pracujący pod Li-nuksem i może być prosto zainstalowane na dowolnym urządzeniu sieciowym embedded. Zapewnia to dużą uniwersalność tego rozwiązania, a także to, że proces synchronizacji oprogramowania (utrzymywania aktualnej wersji) nie jest sterowany z jednego miejsca w sieci.
Jest to analogiczny proces, jak wykorzystywana w telefonach komórkowych synchronizacja danych. Co więcej dostępna jest też funkcja Scan, za pomocą której automatycznie przeglądane są zasoby sieciowe i tworzona jest lista urządzeń obsługiwanych przez IXM wraz z głównymi parametrami.
Synchronizacja dotyczy nie tylko ustawień urządzeń (konfiguracji), ale także oprogramowania firmware. Mechanizmy IXM pilnują, aby wszystkie urządzenia miały zainstalowaną najnowszą wersję.
Na koniec warto dodać, że dzięki zaszyciu IXM w firmware mechanizm ten stał się integralną funkcją urządzeń, a nie czymś dodatkowym, wymagającym kupna, instalacji lub specjalnego traktowania.
Advantech Poland Sp. z o.o.
www.advantech.eu
