Topoloģijas kļūmes EtherNet/IP un PROFIBUS DP tīklos: Allen-Bradley un Schneider ceļvedis lauka speciālistiem

Kāpēc topoloģijas zināšanas palīdz nodrošināt darbspējas laiku

Katram programmētājam būtu jāzina, kā pārtrūkst viņa tīkls. Viens vājš posms samazina uzticamību, darbspējas laiku un stabilitāti. Mūsdienu rūpnīcas datus arī nosūta uz mākoņa IoT vārtejām. Tāpēc topoloģijas kļūmes tagad izplatās daudz tālāk. Aplūkosim četras klasiskās formas — sasaistītas ar reālām Allen-Bradley un Schneider iekārtām — un parametrus, ko varat izmērīt jau šodien.

J: Kā pārtrūkst līnijas (kopnes) topoloģija?

Līnijas topoloģijā ierīces atrodas vienā taisnā ķēdē. Tai nepieciešams minimāls kabeļu daudzums, un tā ir piemērota mazām, nekritiskām cilpām. Tomēr viens pārrauts kabelis aptur visu līniju. Arī vaļīgs spailes savienojums vai izslēgta ierīce pārtrauc savienojumu aiz tās.

PROFIBUS DP tīklā nepareiza terminēšana ir klusais vaininieks. Modbus RTU tīklā ar Schneider Modicon Quantum trūkstoši nobīdes rezistori izraisa periodiskas kļūmes, kuras ir grūti izsekot.

Izmantojiet ProSoft Ethernet/PROFIBUS vārteju, lai savienotu segmentus un izolētu kļūmes, nepārvelkot visu kopni.

• 1. darbība — Uzstādiet 390 Ω terminatoru tikai pirmajā un pēdējā PROFIBUS DP mezglā.
• 2. darbība — Izmēriet starp A un B līnijām. Noslogotā kopnē sagaidiet aptuveni 220 Ω.
• 3. darbība — Modbus RTU tīklam pievienojiet 120 Ω gala terminatorus un nobīdes rezistorus.
• 4. darbība — Uzturiet segmenta garumu zem 1200 m pie 9,6 kbit/s; palielinoties bodu ātrumam, samaziniet pieļaujamo garumu.

J: Kas izraisa zvaigznes topoloģijas kļūmes EtherNet/IP tīklā?

Zvaigznes topoloģijā katra ierīce ir savienota ar vienu centrālo komutatoru. Paplašināšana ir vienkārša, un problēmu novēršana — pārskatāma. Tomēr centrālais komutators ir vienīgais atteices punkts — ja tas pārstāj darboties, pārstāj darboties viss tīkls.

EtherNet/IP tīklā viena trokšņaina ierīce var pārpludināt tīklu ar multiraides vai apraides paketēm, apturot vadības datu plūsmu visā zvaigznē. Allen-Bradley ControlLogix 1756-L62 procesors, kas atrodas aiz nepareizi konfigurēta VLAN, var klusi zaudēt netiešos ziņojumus.

• 1. darbība — Iespējojiet IGMP snooping, lai multiraides datplūsma paliktu tikai abonētajos portos.
• 2. darbība — Iestatiet EtherNet/IP RPI reālistiskās vērtībās: parasti 500 ms–2000 ms.
• 3. darbība — Konfigurējiet QoS un pakalpojumu klasi, lai prioritizētu netiešos ziņojumus.
• 4. darbība — Pārvietojiet CIP Motion vai CIP Sync datplūsmu atsevišķā VLAN.

J: Kā pārtrūkst gredzena topoloģijas — un ar ko DLR atšķiras?

Gredzens novērš viena kabeļa vājumu, savienojot ierīces slēgtā lokā un nodrošinot divus ceļus uz katru mezglu. Šķiedras pārtrūkums vairs neaptur rūpnīcu. Allen-Bradley izmanto Device Level Ring (DLR), savukārt Schneider un citi izmanto uz RSTP balstītus Ethernet gredzena protokolus.

Tomēr gredzeni var vienlaikus pārtrūkt divās vietās. Pārtrūkumi divos mezglos sadala gredzenu līnijas segmentā, un, ja bloķēšana netiek pareizi atjaunota, nekavējoties seko apraides vētra. ProSoft PLX51-PBS vārteja atbalsta gredzena topoloģijas jauktām PROFIBUS/EtherNet/IP rūpnīcām.

• 1. darbība — Iespējojiet DLR adapteru moduļos un iestatiet gredzena atjaunošanas laiku aptuveni 200 ms.
• 2. darbība — Pielāgojiet RSTP pārsūtīšanas aizkavi kontrollera kļūmju tolerances prasībām.
• 3. darbība — Iestatiet trauksmi par jebkuru atsevišķu gredzena pārtrūkumu, lai to novērstu pirms otrās kļūmes.

J: Kādi ir slēptie riski koka topoloģijās?

Koka topoloģija apvieno zvaigznes zaros un labi mērogojas, taču saknes komutatora kļūmes var plaši izplatīties pa zariem. Gari Ethernet savienojumi izraisa pakešu fragmentāciju, un mazi vadības kadri pēc tam noildzina. Allen-Bradley statnē MTU neatbilstības var klusi nomest CIP paketes.

Allen-Bradley ProSoft MVI56E-MCM Modbus modulis ir jutīgs pret MTU un kadru veidošanas kļūdām, ja tas uzstādīts koka zaru galos. Apstipriniet 1500 baitu MTU visā ceļā un pārbaudiet CRC kļūdu skaitītājus katrā portā. Skaitītāju pieaugums norāda uz bojātiem terminatoriem vai elektriskiem traucējumiem.

Karstās rezerves redundancei saknē Schneider 140CPU67160 Hot Standby procesors nodrošina vairāku režīmu Ethernet pārslēgšanos kļūmes gadījumā, aizsargājot koka sakni.

• 1. darbība — Apstipriniet, ka MTU = 1500 baiti visos koka ceļa komutatoros.
• 2. darbība — Pārbaudiet CRC kļūdu skaitītājus katram portam; vispirms nomainiet aizdomīgos savienotājus.
• 3. darbība — Aizsargājiet sakni ar redundantu procesoru vai diviem augšupsaistes savienojumiem.

Secinājumi un ieteikumi rīcībai

Pielāgojiet risinājumu topoloģijas formai:

• Kopne/līnija — Vispirms pārbaudiet terminēšanas pretestību un segmenta garumu.
• Zvaigzne — Aizsargājiet centrālo komutatoru; bloķējiet multiraides vētras ar IGMP snooping.
• Gredzens — Iestatiet trauksmi par pirmo pārtrūkumu, pirms otra kļūme izraisa vētru.
• Koks — Aizsargājiet saknes komutatoru un apstipriniet MTU visā savienojuma ceļā.

Fiksējiet izmērītos sākotnējos rādītājus: PROFIBUS pretestību, Modbus nobīdes vērtības un EtherNet/IP RPI katram mezglam. Tas pārvērš minējumus atkārtojamā diagnostikas procedūrā, kas būs gatava nākamajam Allen-Bradley vai Schneider tīkla darbības pārtraukumam.

Autors: Liang Junhao ir rūpnieciskās automatizācijas inženieris ar vairāk nekā 10 gadu pieredzi PLC, DCS un vadības sistēmu jomā.