EtherNet/IP және PROFIBUS DP желілеріндегі топология ақаулары: Allen-Bradley және Schneider бойынша далалық нұсқаулық

Топологияны білу неге жұмыс уақытын сақтайды

Әрбір бағдарламашы өз желісінің қалай істен шығатынын білуі керек. Бір ғана әлсіз байланыс сенімділікке, жұмыс уақытына және тұрақтылыққа зиян келтіреді. Заманауи өндірістік нысандар деректерді бұлттағы IoT шлюздеріне де жібереді. Сондықтан топология ақауларының әсері қазір әлдеқайда алыстап таралады. Өлшеуге болатын параметрлер арқылы нақты Allen-Bradley және Schneider жабдықтарымен байланысты төрт классикалық пішінді қарастырайық.

Сұрақ: Желілік (шина) топологиясы қалай істен шығады?

Желілік топологияда құрылғылар бір түзу тізбек бойымен орналасады. Оған ең аз кабель қажет және ол шағын, маңызды емес контурларға жарайды. Алайда бір кабельдің үзілуі бүкіл желінің жұмысын тоқтатады. Босаған клемма немесе қуаты өшірілген құрылғы да одан кейінгі бөліктің байланысын үзеді.

PROFIBUS DP желісінде қате терминдеу — байқалмайтын негізгі ақау көзі. Schneider Modicon Quantum құрылғысымен бірге қолданылатын Modbus RTU желісінде ығыстыру резисторларының болмауы іздеуі қиын үзілісті ақауларға әкеледі.

Бүкіл шинаны қайта өткізбей, сегменттерді біріктіріп, ақауларды оқшаулау үшін ProSoft Ethernet/PROFIBUS шлюзін пайдаланыңыз.

• 1-қадам — 390 Ω терминаторын тек бірінші және соңғы PROFIBUS DP түйіндеріне орнатыңыз.
• 2-қадам — A және B желілері арасын өлшеңіз. Жүктелген шинада шамамен 220 Ω күтіңіз.
• 3-қадам — Modbus RTU үшін 120 Ω соңғы терминаторларын және ығыстыру резисторларын қосыңыз.
• 4-қадам — 9,6 кбит/с жылдамдықта сегмент ұзындығын 1200 м-ден асырмаңыз; беру жылдамдығы артқан сайын рұқсат етілген ұзындықты азайтыңыз.

Сұрақ: EtherNet/IP желісіндегі жұлдыз топологиясының ақауларына не себеп болады?

Жұлдыз топологиясында әр құрылғы бір орталық коммутаторға қосылады. Кеңейту оңай, ал ақауларды іздеу қарапайым. Дегенмен орталық коммутатор — істен шығудың жалғыз нүктесі: ол өшсе, бүкіл желі де өшеді.

EtherNet/IP желісінде шуы көп бір құрылғы multicast немесе broadcast пакеттерін шамадан тыс жіберіп, жұлдыз топологиясындағы басқару трафигін тоқтатуы мүмкін. Қате бапталған VLAN артында орналасқан Allen-Bradley ControlLogix 1756-L62 процессоры жасырын хабар алмасуды үнсіз тоқтатуы мүмкін.

• 1-қадам — Multicast трафигі тек жазылған порттарда қалуы үшін IGMP snooping функциясын қосыңыз.
• 2-қадам — EtherNet/IP RPI мәнін шынайы деңгейде шектеңіз: әдетте 500 мс–2000 мс.
• 3-қадам — Жасырын хабар алмасуға басымдық беру үшін QoS және Class of Service параметрлерін баптаңыз.
• 4-қадам — CIP Motion немесе CIP Sync трафигін арнайы VLAN желісіне бөліңіз.

Сұрақ: Сақина топологиялары қалай істен шығады және DLR несімен ерекшеленеді?

Сақина құрылғыларды тұйық контурға біріктіріп, әр түйінге екі жол ұсыну арқылы бір кабельдің әлсіздігін жояды. Талшықты-оптикалық кабельдің үзілуі өндіріс нысанының жұмысын енді тоқтатпайды. Allen-Bradley Device Level Ring (DLR) технологиясын, ал Schneider және басқа өндірушілер RSTP негізіндегі Ethernet сақина хаттамаларын қолданады.

Алайда сақина екі жерде бір уақытта істен шығуы мүмкін. Екі түйіндегі үзіліс сақинаны желілік сегментке бөледі — ал бұғаттау дұрыс қайта қосылмаса, broadcast дауылы бірден пайда болады. ProSoft PLX51-PBS шлюзі аралас PROFIBUS/EtherNet/IP өндірістік нысандарына арналған сақинаға бейім топологияларды қолдайды.

• 1-қадам — Адаптер модульдерінде DLR функциясын қосып, сақинаны қалпына келтіру уақытын шамамен 200 мс етіп орнатыңыз.
• 2-қадам — RSTP алға жылжыту кідірісін контроллердің ақауға төзімділігіне сәйкестендіріп баптаңыз.
• 3-қадам — Бір сақина үзілуінің кез келген жағдайына дабыл орнатыңыз, сонда екінші ақау пайда болмай тұрып, қызметкерлер оны жөндейді.

Сұрақ: Ағаш топологияларындағы жасырын тәуекелдер қандай?

Ағаш топологиясы жұлдыздарды тармақтарға біріктіріп, жақсы масштабталады, бірақ түбірлік коммутатордың ақауы кең ауқымда тізбекті істен шығуға әкеледі. Ұзын Ethernet желілері пакеттердің бөлшектенуіне себеп болады — содан кейін шағын басқару кадрларының күту уақыты аяқталады. Allen-Bradley сөресінде MTU сәйкессіздігі CIP пакеттерін үнсіз жоғалтады.

Allen-Bradley ProSoft MVI56E-MCM Modbus модулі ағаш тармақтарының соңында орнатылған кезде MTU және кадрлау қателеріне сезімтал болады. Бүкіл жол бойындағы MTU мәнінің 1500 байт екенін растаңыз және әр порттағы CRC қателері есептегіштерін тексеріңіз. Есептегіштердің өсуі нашар терминаторларға немесе электрлік шуға нұсқайды.

Түбірде ыстық резервтік артықтықты қамтамасыз ету үшін Schneider 140CPU67160 Hot Standby Processor ағаш топологиясының түбірін қорғау мақсатында мультимодалы Ethernet арқылы резервке ауысуды қамтамасыз етеді.

• 1-қадам — Ағаш жолындағы барлық коммутаторларда MTU = 1500 байт екенін растаңыз.
• 2-қадам — Әр порт бойынша CRC қателері есептегіштерін тексеріңіз; күмәнді коннекторларды алдымен ауыстырыңыз.
• 3-қадам — Түбірді резервтік процессормен немесе қос uplink арқылы қорғаңыз.

Қорытынды және әрекет бойынша кеңес

Шешімді топология пішініне сәйкестендіріңіз:

• Шина/Желі — Алдымен терминдеу кедергісі мен сегмент ұзындығын тексеріңіз.
• Жұлдыз — Орталық коммутаторды қорғаңыз; IGMP snooping арқылы multicast дауылдарын бұғаттаңыз.
• Сақина — Екінші ақау дауыл туғызбай тұрып, бірінші үзіліс туралы дабыл беріңіз.
• Ағаш — Түбірлік коммутаторды қорғаңыз және MTU мәнін жолдың басынан соңына дейін растаңыз.

Өлшенген бастапқы мәндерді жазып сақтаңыз: PROFIBUS кедергісі, Modbus ығыстыру мәндері және әр түйіндегі EtherNet/IP RPI. Бұл болжамға сүйенуді қайталанатын диагностикалық рәсімге айналдырады — келесі Allen-Bradley немесе Schneider ақауына дайын боласыз.

Автор: Liang Junhao — PLC, DCS және басқару жүйелері саласында 10 жылдан астам тәжірибесі бар өнеркәсіптік автоматтандыру инженері.