Jeden adres – wiele możliwości

Ostatnie lata to nieustanny rozwój sieci Ethernet i mieszanie się technologii IT z przemysłowymi protokołami komunikacyjnymi. Klasyczne sieci typu „fieldbus” tak popularne w latach dziewięćdziesiątych oraz w pierwszej dekadzie XXI wieku prezentowały dosyć zwartą i hermetyczną strukturę. Centralne miejsce zajmował master sieci, najczęściej zintegrowany w sterowniku PLC, do którego podłączona była określona, wynikająca z parametrów danego protokołu, liczba urządzeń typu slave. 

Problem hermetyzacji

Standardy przemysłowe takie, jak RS485 lub CAN sprawdzały się w roli medium transmisyjnego, ale były całkowicie niedostępne z zewnątrz. Jedyną furtką był dostęp poprzez specjalne konwertery lub sterownik PLC, który wyposażony w porty sieci Ethernet z czasem zaczął funkcjonować jako pomost pomiędzy siecią odpowiedzialną za zarządzanie, a siecią realizującą zadania produkcji z podłączonymi czujnikami i elementami wykonawczymi.

Ograniczona elastyczność sieci Ethernet

Obecnie zauważalny jest wzrost ilości urządzeń obiektowych, które funkcjonują w rozproszonej zakładowej sieci produkcyjnej. Sieć produkcyjna to już nie tylko czujniki przemysłowe czy układy wykonawcze – to już przede wszystkim inteligentne urządzenia sieciowe wyposażone w interfejs Ethernet. Ethernet w wersji przemysłowej to przede wszystkim kompatybilność, uniwersalność i elastyczność konfiguracji. Jak żaden inny standard sieci przemysłowych oferuje możliwość łączenia wielu urządzeń w obrębie tej samej sieci. Taki trend sprawia jednak, że w zastraszającym tempie rośnie wykorzystanie adresów IP. Nawet dzielenie większych systemów na podgrupy logiczne ma swoje granice. Aby podołać temu wyzwaniu użytkownicy coraz częściej są zmuszeni do inwestowania w drogie sterowniki PLC, które potrafią obsłużyć wymaganą ilość adresów. Wraz ze wzrostem ilości inteligentnych urządzeń obiektowych to zjawisko będzie się tylko nasilać. W wielu systemach brak wolnych adresów IP to problem dnia dzisiejszego.

Rozwiązanie: technologia BEEP

W odpowiedzi na ten problem firma Turck prezentuje nową technologię – Backplane Ethernet Extension Protocol, która właśnie trafia na rynek. BEEP to narzędzie, które daje użytkownikowi możliwość budowania o wiele bardziej skonsolidowanych systemów, zmniejsza czas przestoju, ogranicza koszty sprzętu, zapewnia standaryzację. W technologię BEEP zostaną wyposażone moduły kompaktowe serii TBEN-L/S oraz FEN20.
W tak utworzonej sieci znajduje się jeden (BEEP) master. Użytkownik może do niego podłączyć aż do 32 urządzeń slave przy czym rozmiar danych procesowych wymienianych z master’em nie może przekroczyć 480 bajtów. Wszystkie urządzenia slave i master powinny być połączone w topologii liniowej. Całość będzie widziana z poziomu nadrzędnego sterownika PLC pod jednym adresem IP. Dzięki zmniejszeniu liczby aktywnych połączeń, które widzi PLC użytkownik może tworzyć sieć złożoną z bardzo wielu modułów I/O nie ponosząc przy tym kosztów związanych z zakupem drogiego sterownika pozwalającego na obsługę wielu urządzeń (adresów IP).
Masterem w sieci BEEP może być dowolny moduł kompaktowy z oferty firmy Turck. Adres IP urządzenia musi być ustawiony w trybie statycznym. Do mapowania danych procesowych modułów slave można wykorzystać wbudowaną w moduły kompaktowe funkcję webserwera. Urządzenia slave powinny pracować w trybie dynamicznego nadawania adresu IP (DHCP), a ich adresy nie będą widoczne z poziomu nadrzędnego sterownika PLC.

Odporność na awarię

Master BEEP został wyposażony w możliwość skanowania podłączonych urządzeń slave, by w ten sposób tworzyć mapę sieci. Po udanym skanowaniu wszystkie opcje konfiguracji urządzeń zapisywane są do pamięci głównej mastera. Te z kolei przydadzą się w przypadku uszkodzenia modułu slave’a, który można po prostu wymienić na nowy, bezpośrednio w miejscu jego instalacji. Master BEEP automatycznie rozpozna nowe urządzenie, nada mu adres IP oraz przypisze do niego parametry – skracając czas przestoju i ograniczając wymagane koszty wymiany. System w bardzo krótkim czasie wróci do trybu normalnej pracy przy minimalnym nakładzie pracy służb utrzymania ruchu linii produkcyjnej.

Pełna kompatybilność

Technologia BEEP jest kompatybilna ze wszystkimi standardowymi komponentami Ethernet i nie wymaga stosowania specjalnych urządzeń sieciowych. Przeznaczona dla kompaktowych modułów firmy Turck w wersji Multiprotocol znajdzie zastosowanie w sieciach Profinet, Ethernet/IP i Modbus-TCP. 
 
Rys.1. Technologia BEEP umożliwia podłączenie kilku urządzeń pod jednym adresem przy zachowaniu topologii liniowej
Rys.2. W przypadku rozbudowanej sieci może dojść nawet do sytuacji, gdy wszystkie adresy są wykorzystane. Technologia BEEP umożliwia montaż dodatkowych modułów przy równoczesnym zmniejszeniu liczby wykorzystywanych adresów sieciowych

W SKRÓCIE

Technologia BEEP optymalizuje adresowanie urządzeń w sieci Ethernet. Pozwala na budowanie złożonych struktur, dzięki możliwości grupowania urządzeń, widzianych pod jednym adresem sieciowym. BEEP wykorzystuje topologię liniową i pracuje w oparciu o standardowe komponenty sieci Ethernet. Technologia dostępna jest dla kompaktowych modułów Multiprotocol serii TBEN-S/L i FEN20 firmy Turck. Innowacyjna technologia BEEP oferuje użytkownikowi wymierne korzyści dzięki minimalizacji liczby adresów IP i możliwości zastosowania tańszej i prostszej infrastruktury sieciowej przy równoczesnym zwiększeniu liczby obsługiwanych modułów I/O.