Избыточные (резервированные) сети для промышленности

• Высокая надежность системы, благодаря избыточности
  
• Резервированные сети PRP в соответствии с IEC 62439-3
• Избыточные сети HSR в соответствии с IEC 62439-3
• Избыточные сети PRP/HSR в соответствии с IEC 62439-3
  
• Использование протоколов избыточности в различных отраслях
  
• Избыточные сети в соответствии со стандартом PROFINET
  
• Избыточные соединения
  

Высокая надежность системы, благодаря избыточности

Для промышленных сетей Ethernet компания Siemens предлагает различные решения для приложений, критичных к высокой  надежности, не допускающие дополнительной задержки в передаче данных. 

• Избыточная система: система автоматизации высокой надежности реализуется посредством дублирования компонентов системы автоматизации и компонентов коммуникаций.
  
• Избыточность среды обмена данными: компоненты системы не дублируются, а в случае сбоя в сети, предприятие будет продолжать  работать, используя  резервные коммуникационные маршруты.
  

Резервированные сети PRP в соответствии с IEC 62439-3

Решение для системы высокой надежности с бесшовной и без задержек передачей данных по двум сетям. 

Протокол параллельного резервирования PRP (Parallel Redundancy Protocol).

Бесшовные параллельные сети с протоколом резервирования PRP			Программное обеспечение SOFTNET-IE RNA

Программное обеспечение SOFTNET-IE RNA или SCALANCE X-200RNA отправителя дублирует фрейм отправителя в каждую из двух сетей. Даже в случае отказа, фрейм сообщения всегда передается без задержки, поскольку не требуется реконфигурации сети.

Протокол прозрачен для прикладных задач (например, PCS 7,T3000) в ПК. При неблагоприятных условиях по электромагнитной совместимости может быть применен SCALANCE X204RNA EEC.

Бесшовная передача данных обеспечивает в параллельных сетях предельное значение показателя надёжности и доступности и может быть использована во множестве приложений, например, на кораблях, в распределительных устройствах или вдоль трубопроводов.

Избыточные сети HSR в соответствии с IEC 62439-3

Решение для систем высокой надежности с бесшовной и без задержек передачей данных в сетях с кольцевой топологией.

Протокол бесшовного резервирования высокой надежности HSR

Бесшовная кольцевая сеть  с протоколом резервирования HSR			SCALANCE X204RNA EEC и X204RNA

При неблагоприятных условиях по ЭMC (электромагнитной совместимости) может быть использован SCALANCE X204RNA EEC. Бесшовная передача данных обеспечивает в сетях с кольцевой топологией предельное значение показателя надёжности и может быть использована во множестве приложений, например, для буровых установок, нефтеперерабатывающих заводов и распределительных устройств.

Избыточные сети PRP/HSR в соответствии с IEC 62439-3

Бесшовное избыточное соединение между сетями PRP и HSR

Соединение PRP и HSR сетей

Одна сеть PRP и одна сеть HSR соединяются с избыточностью через SCALANCE X204RNA или SCALANCE X204RNA EEC. Эти методики резервирования обычно используются в распределительных устройствах.

Бесшовное избыточное соединение между сетями PRP и HSR3

Использование протоколов избыточности в различных отраслях

Из чего можно извлечь пользу на первый взгляд:

• Уровень управления проектируется с сетью PRP, поскольку она обладает самой высокой надежностью. Не критичные и распределенные на большой площади процессы могут быть с минимальными затратами охвачены сетью HSR кольцевой структуры. Бесшовную работу обеспечивают оба протокола.
  
• Отправка двух фреймов гарантирует отсутствие задержки при сбое.
  
• Для создания сетей PRP достаточно использования аппаратного (SCALANCE X204RNA) и программного (SOFTNET-IE RNA) обеспечения.
  
• Сети PRP и HSR легко соединяются при использовании одного устройства, сконфигурированного для сопряжения.
  
• Легкое соединение сетей максимальной надежности (структура дублированной сети с протоколом PRP) и оптимальных по стоимости кольцевых сетей (структура сети с протоколом HSR).
  
• Широкий ряд продуктов для соединения сетей PRP и HSR включает устройства исполнения IP20 для промышленной среды, а также для широкого диапазона условий окружающей среды (тип EEC), для использования на электростанциях и в распределительных устройствах.
  

Избыточные сети в соответствии со стандартом PROFINET

Избыточность среды передачи данных

Избыточность среды передачи данных для соединения контроллеров (уровень управления) в сеть высокой надежности с топологией электрического кольца

Протокол избыточности MRP в соответствии со стандартом PROFINET идеально подходит для сетей с контроллерами и системами на уровне управления.

Избыточность среды передачи данных на полевом  уровне: MRP и MRPD

MRP

Диагностикой всегда предлагаются меры по быстрому определению причины сбоя, тем самым снижая время простоя. 

Особенно подходит для… Автоматизации в промышленности и управления процессами

MRPD

Особенно подходит для… Изохронного управления приводом, в печатной промышленности

Протокол MRPD – расширенный протокол MRP с отправкой по кольцу дублированных фреймов. Сеть может быть организованна только коммутаторами SCALANCE X-200IRT и дополнительными компонентами, имеющими функции IRT (Isochronous Real-Time) – изохронного реального времени (стандарт PROFINET), такими как контроллеры SIMATIC, ET 200, SIMOTION и приводы SINAMICS.

Избыточные соединения

Избыточность высокого быстродействия

При применении заводских сетей высокой надежности, избыточность высокого быстродействия в кольце может быть реализована посредством протокола High Speed Redundancy. Время реконфигурации в кольце с 50 коммутаторами достигает 300 мс.

Резервное соединение

Коммутаторы Industrial Ethernet серий SCALANCE X-300 и X-400 оснащены функцией резервного соединения сегментов сети, а именно, соединения избыточных сетей с кольцевой топологией. Это особенно необходимо при автоматизации процессов для соответствия требованиям по надежности сети.

Быстрый протокол связующего дерева - (Rapid) Spanning Tree Protocol STP/RSTP

Быстрый протокол связующего дерева – протокол избыточности с минимальным временем реакции, стандартизованный в IEEE-802.1D (2004). Время реконфигурации от 50 мс, зависит от топологии.

Протокол резервирования маршрутизатора VRRP 

(Virtual Router Redundancy Protocol - протокол резервирования виртуального маршрутизатора) 

Коммутаторы 3 уровня, например SCALANCE X-500, поддерживают избыточность маршрутизатора, а так же параллельные маршруты, значительно повышающие надежность сети. Следовательно, они пригодны для использования в высокоскоростных заводских сетях (например, с высокоскоростной избыточностью). Т.к. также поддерживаются стандарты IT (например, VLAN, IGMP, RSTP), возможна бесшовная интеграция сетей автоматизации в существующие офисные сети. Функции маршрутизатора на 3 уровне допускают обмен между различными IP-подсетями.

Избыточное соединение двух оптических гигабитных подсетей с помощью SCALANCE X-400 на 2 и 3 уровнях			SCALANCE X-500 коммутатор 3 уровня Industrial Ethernet