Przejdź do głównej zawartości

Redundancja sieci dla komunikacji dzisiejszych podstacji

Tim Wallaert

Czy kiedykolwiek podałeś tylko jeden numer telefonu, pod którym będzie się można z Tobą skontaktować, komuś, kto koniecznie będzie musiał się z Tobą skontaktować w nagłym przypadku? Prawdopodobnie nie. Gdy absolutnie krytyczne znaczenie ma to, żeby wiadomość do Ciebie dotarła, na wszelki wypadek zostawiasz drugi numer jako dodatkowe zabezpieczenie.


Twoja sieć przemysłowa nie jest inna. Aby uniknąć ryzyka i kosztów awarii systemu i przestojów, upewnij się, że komunikacja (i operacje) są ciągłe dzięki sieci rezerwowej lub redundantnej.

Więc gdzie powinieneś wdrożyć redundantną sieć? Gdyby koszt nie stanowił problemu, zrobiłbyś to wszędzie. Ale miejsce, w którym naprawdę ma to znaczenie, to takie, gdzie pojedynczy punkt awarii może zniszczyć całą komunikację. Liczbę pojedynczych punktów awarii można zminimalizować dzięki odpowiedniej segmentacji sieci.

Dzielenie dużych sieci na mniejsze grupy poprawia łatwość zarządzania, niezawodność i obsługę. Pomaga także uniknąć pojedynczej awarii w jednej podsieci, która obejmie cały system.


Ale nawet przy właściwej segmentacji nadal będziesz mieć kilka punktów awarii, które trudno jest ominąć. Na przykład zwykle może istnieć tylko jedno połączenie sieciowe między głównym urządzeniem sterującym a zdalną stacją.

Jeśli to połączenie zniknie, nie ma sposobu, aby się komunikować. W takich miejscach dodanie redundantnego schematu sieciowego ma sens, niezależnie od tego, czy technologia komunikacji to Ethernet WAN, Cellular 3G czy MPLS-PPP WAN.

Innym miejscem, w którym należy szukać wpływu pojedynczego punktu awarii, jest sytuacja, w której komunikacja jest używana do kontroli urządzeń zabezpieczających w podstacji w czasie rzeczywistym. Wraz z rosnącym zastosowaniem normy IEC 61850 w podstacji, skuteczna ochrona i kontrola sprzętu zostałaby utracona, gdyby jedno z łączy Ethernet przestało działać.

W takich przypadkach potrzebne byłyby formy redundancji o zerowej utracie pakietów, takie jak PRP i HSR. Ale trochę wyprzedzam samego siebie. Przyjrzyjmy się trzem najbardziej użytecznym schematom redundancji wraz z ich zaletami i wadami.

Protokoły redundancji: plusy i minusy
Chociaż przez lata opracowywano liczne programy redundancji, trzy z nich są szczególnie przydatne w przypadku redundancji urządzenia nadrzędnego do podstacji. Są to:
·   Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)
·   Redundancja komórkowa (Cellular Redundancy)
·   Protokół równoległej redundancji (Parallel Redundancy Protocol - PRP)

Podsumowanie opcji redundantnej sieci komunikacyjnej

Protokół Rapid Spanning Tree: wykrywanie przerw w sieci i ponowne umożliwianie działania połączeń
RSTP używa pierścienia fizycznego, ale dezaktywuje jedno łącze, aby uniemożliwić przekazywanie wiadomości i zapętlanie komunikatów. Jeśli sieć wykryje przerwę, dezaktywowany połączenie zostanie ponownie aktywowane, a Twoje wiadomości będą mogły przepływać przez sieć przy użyciu nowej ścieżki. Główną zaletą tej techniki jest to, że można jej używać w dowolnej topologii sieci.

Redundancja komórkowa: ratowanie utraconej sieci Ethernet
Kiedy nie jest możliwe lub praktyczne, aby dodać oddzielną fizyczną linię przewodową Ethernet, możesz użyć redundancji komórkowej, aby zapewnić sposób na podtrzymanie komunikacji. Łącze komórkowe pozostanie w trybie gotowości, do czasu, aż połączenie przez pierwotną linię przewodową Ethernet zostanie utracone. Wtedy Twoja komunikacja zostanie przeniesiona do łącza komórkowego.

Dane przepływają przez komórkową sieć redundantną, jeśli utracono połączenie z siecią przewodową.

Protokół równoległej redundancji: zerowa utrata pakietów
PRP wymaga dodania "skrzynki redundancji" lub w skrócie "skrzynki red". Gdy ruch trafia do niej, duplikuje ona pakiet wiadomości. Jeden pakiet jest wysyłany przez jedną sieć, a drugi jest wysyłany przez drugą. Skrzynka red na drugim końcu przekazuje pierwszą otrzymaną wiadomość do miejsca przeznaczenia i odrzuca duplikat, gdy nadejdzie.

W przypadku awarii sieci w jednym z połączeń, komunikat jest nadal wysyłany przez łącze, które wciąż działa. Oznacza to, że żadne pakiety nigdy nie zostaną utracone, nawet jeśli wystąpi awaria komunikacji w jednym z łączy. Żadne urządzenia na obu końcach nie doświadczą opóźnienia w odbiorze pakietów.

PRP jest szczególnie przydatny w komunikacji urządzenia nadrzędnego z podstacją.

Potrzeba redundancji dla Twojego zakładu
Skoro znasz już swoje opcje redundancji, czy wiesz, jakie jest zapotrzebowanie na nią Twojego własnego zakładu? Skorzystaj z naszego prostego, szybkiego narzędzia oceny umieszczonego poniżej. Nazywamy je „Kalkulatorem nieplanowanych przestojów" i może on pomóc Twojemu szefowi, zespołowi lub kierownictwu w przypadku inwestycji w redundancję.


Ostatecznie, niezależnie od wybranej technologii sieciowej, niezawodna i redundantna komunikacja sprawi, że Twoje niewielkie problemy pozostaną niewielkie i zapewni wysoką dostępność systemów.

Jakie są Twoje przemyślenia na temat redundancji i jej znaczenia dla projektowania podstacji? Co gwarantuje, że Twoja działalność będzie kontynuowana, jeśli wystąpi awaria systemu? Czekam na Wasze komentarze!

Komentarz edytora: Ten artykuł został napisany przez Tima Wallaerta, dyrektora Belden odpowiedzialnego za sektor energetyczny.

Powiązane linki:
Jeśli masz jakiekolwiek pytania, wątpliwości czy uwagi, zapraszamy do kontaktu! Jesteśmy do dyspozycji od poniedziałku do piątku w godz. 8:00 – 16:00.
Tel: +48 32 256 25 33
E-mail: info@pf-electronic.pl

Komentarze

Popularne posty z tego bloga

TSN: Wielki krok naprzód w ewolucji Ethernetu ... i tu już dziś

Dr Oliver Kleineberg
Ethernet od prawie trzydziestu lat służy operatorom sieci i podczas gdy na przestrzeni lat bardzo się rozwinął, to najbardziej „rewolucyjny” skok ewolucyjny pojawia się dokładnie w tej chwili. Nowe ulepszenie technologii nosi nazwę "Time-Sensitive Networking (TSN)". Mimo że jego potężne funkcje zwiększające wartość są nadal sprawdzane (bardzo skutecznie!) w sieciach testowych i demonstracyjnych, operatorzy sieci w rzeczywistości mogą zacząć korzystać z tej technologii od razu.

Lubię myśleć o TSN jako "Ethernet Plus", ponieważ jest to nie tyle "nowy" protokół, co wzmocnienie Ethernetu. TSN stoi na barkach czegoś bardzo skutecznego i udanego, a czyni go jeszcze lepszym.
Połącz odmienne sieci w jedno - z gwarancjami dostawy i pełną interoperacyjnością Kluczową wartością - którą dodaje TSN do zastosowań przemysłowych, jest zdolność do ujednolicania sieci, które były z konieczności oddzielne w przeszłości, dzięki czemu użytkownicy mogą cieszyć…

Wskazówki dotyczące prawidłowego podłączenia kabla VFD

Peter Cox
Ilość napędów o zmiennej częstotliwości we współczesnych obiektach przemysłowych znacznie zwiększyła się w ostatnich latach. Nic dziwnego - regulując prędkość i napięcie silnika, aby sprostać zmieniającemu się w czasie rzeczywistym zapotrzebowaniu procesowemu, VFD pomagają zapewnić cenne korzyści, takie jak zwiększona energooszczędność, dokładniejsza kontrola procesu i mniejsze zużycie kosztownych urządzeń. Niestety, korzystanie z VFD nie zawsze jest tak proste, jak po prostu podłączenie urządzenia do sieci.
Aby dowiedzieć się więcej o zaletach kabla VFD, pobierz nasz bezpłatny raport "The Case for VFD Cable to Achieve System Reliability and Safety".

Podłączenie kabla VFD nie jest tym samym co podłączenie standardowego kabla. Istnieje wiele mylnych informacji i nieporozumień związanych z tym faktem i, świadomie lub nieświadomie, często użytkownicy idą na "skróty" w procesie instalacji. A to może spowodować poważne problemy w Twojej działalności. Oto kilka ws…

Pytania dotyczące wdrażania Industrial IoT? IIC ma odpowiedzi.

Jeff Lund
Industrial Internet Consortium (IIC) to globalna organizacja działająca na rzecz przyspieszenia pomyślnego wdrażania narzędzi Industrial Internet of Things (IIoT) w organizacjach wszelkiego rodzaju. Została założona w marcu 2014 r. na podstawie porozumienia między AT&T, Cisco, General Electric, IBM i Intel i obecnie ma ponad 260 członków zlokalizowanych w 30 krajach, a setki innych, nie będących członkami, korzysta z jego zasobów.
Według organizacji, jej misja polega na "dostarczaniu godnego zaufania IIoT, w którym systemy i urządzenia na świecie są bezpiecznie połączone i kontrolowane, aby zapewnić transformacyjne wyniki". Inny opis stwierdza, że ​​"IIC to otwarta, neutralna ‘piaskownica’, w której przemysł, środowisko akademickie i rząd spotykają się, by współpracować, wprowadzać innowacje i stwarzać odpowiednie warunki." Oba opisy są moim zdaniem bardzo trafne. Korzyści, które zapewnia IIC, są ogromne - organizacja zauważa, że ​​chociaż Internet przem…