Ethernet-valgets kvaler

Selv om mange får servert en gitt protokoll for industrielt Ethernet som en del av styringssystemet, kan et mer bevisst kommunikasjonsvalg være en smart investering.

Det er smart å kartlegge alle sider ved valg av industrielt Ethernet, både kortsiktige og langsiktige temaer.
Det er smart å kartlegge alle sider ved valg av industrielt Ethernet, både kortsiktige og langsiktige temaer. (Bilde: Istockphoto)

Selv om mange får servert en gitt protokoll for industrielt Ethernet som en del av styringssystemet, kan et mer bevisst kommunikasjonsvalg være en smart investering.

Valgomat for industrielt Ethernet

  • Hvor stor er utbredelsen i markedet?
  • Hvor brukervennlig er konfigurasjonsverktøyet?
  • Hvor enkelt er det å integrere tredjepartsutstyr?
  • Kan noder byttes uten bruk av konfigurasjonsverktøy?
  • Hvor enkelt håndteres versjonsendringer på komponenter?
  • Hvor enkelt er det å oppgradere systemsoftware?
  • Hvordan håndteres endring av MAC-adresse (media access control) ved bytte av en node?
  • Hvor godt og brukervennlig er diagnostikkverktøyet?
  • Hvor godt støttes integrasjon av andre kommunikasjonsløsninger?
  • Hvor godt dekkes sanntidsegenskapene?   

Tekst: Kai Atle Myrvang, AD Elektronikk

For utfordringene ved integrasjon av annet utstyr kan dukke opp før en vet ordet av det. Et lite bakteppe fra konvensjonelle feltbusser illustrerer situasjonen godt. For selv om de ulike versjonene av industrielt Ethernet har flere likhetstrekk enn floraen av feltbusser, er det selvsagt ikke mulig å blande utstyr uten videre. 

Manglende kompabilitet 

Men først et eksempel fra feltbussenens verden, som illustrerer at tilsynelatende lik kommunikasjonsteknologi slett ikke spiller sammen uten ekstrautstyr. Våre erfaringer viser nemlig at protokoller som benytter samme grunnteknologi ikke nødvendigvis er kompatible. Og selvsagt kommer som en overraskelse på både brukere og systemintegratorer. 

En gjenganger har vært CANbus. Mange leverandører markedsfører at deres utstyr har CANbus, og overraskelsen blir stor for mange når de oppdager at innkjøpt utstyr ikke snakker sammen. Noe benytter CANopen, andre J1939 og ytterligere andre enheter er basert på DeviceNet. 

Mange valgkriterier

For industrielt Ethernet, eller Ethernet med sanntidsprotokoller, er mange i samme villfarelsen.  Det er en rekke protokoller, både standardiserte og proprietære der ute. De som er mer enn gjennomsnittlig teknisk nysgjerrige har oppdaget dette for lenge siden. Og funderer nå på hvilken teknisk løsning som er best, og følgelig hva de skal satse på. 

Ser vi litt praktisk på dette vil alle sanntidsprotokollene tilfredsstille de fleste oppgaver. Derfor kan det bli viktigere å se på andre utvalgskriterier, som vi setter under lupen under.

Vurderinger rundt integrasjon

I integrasjonsfasen er det mange elementer som kan være viktige for både systemintegratoren og brukeren. Disse inkluderer:

  • Hvordan er konfigureringsverktøyet? Er det for eksempel oversiktlige metoder for å sette opp systemer og komponenter?
  • Hva med integrasjon av utstyret til tredjepart? Selv om verktøyet er meget brukervennlig med systemleverandørens komponenter er det ikke alltid så elegant med fremmedutstyr. Håndtering av eksternt utstyr bør være med i vurderingen.
  • Topologiendring kan føre til ekstra arbeid med å legge inn komponenter. I noen tilfeller må også stasjoner du allerede har satt opp korrigeres for å gjenspeile topologiendring. Fint med automatikk om dette er nødvendig.
  • Dersom en stasjon må byttes ut, kan dette gjøres uten å benytte oppsettsprogram, altså like enkelt som å bytte ett rele?
  • Hvordan håndteres versjonsendringer på komponenter? Hvilke utfordringer får brukeren om reservedelen er av en annen versjon enn den opprinnelige?
  • Ved oppgradering av firmware, er det enkle prosedyrer for dette eller en komplisert affære? Vi har vel alle vært med på at noe ikke virker som det skal og produsenten sier at de har rettet dette opp med ny firmware. En slik oppgradering – gjør den at systemoppsettet må gjøres om?

Skifte av utstyr?

Knute på tråden? Det blir raskt kommunikasjonsproblemer dersom alle deltagere i et industrielt nettverk ikke snakker samme språk, eller protokoll.
Knute på tråden? Det blir raskt kommunikasjonsproblemer dersom alle deltagere i et industrielt nettverk ikke snakker samme språk, eller protokoll. Istockphoto
 

På Ethernet har hver stasjon en unik adresse, MAC-adressen (media access control). Slik er det også for alle industrielle eller sanntidsløsninger basert på Ethernet. Siden MAC-adressen er fast knyttet til ett individ og i prinsippet ikke kan endres, vil et skifte av stasjon føre til skifte av denne adressen. 

For Ethernet-baserte systemer med lettere eller tyngre modifikasjoner for bedre sanntidsegenskaper (detaljer i neste artikkel) bør det vurderes om prosedyren for skifte av komponenter er hensiktsmessig i de enkelte tilfeller. Det er vesentlige forskjeller i prosedyren for utstyrsbytte mellom disse løsningene. 

Noen standarder benytter ekstra adresseringsmetoder, for eksempel stasjonsnavn eller identifikasjon via fast topologi. Er det like enkelt som å bytte ett rele? Selvsagt ikke, men både hvilken industriell Ethernet-løsning og utstyrsleverandør som blir valgt, har mye å si for hvor enkelt og elegant dette kan gjøres.

Diagnostikkforskjeller

Alle løsningene for industrielt Ethernet har selvsagt diagnostikk, men metodene er forskjellige. Diagnostikk kan etableres ved hjelp av oppsettsprogrammet, være permanent integrert i stasjon eller infrastrukturkomponent, eller i form av andre analyseverktøy. Mens det for feltbusser er fokus på fysisk lag (layer 1 i ISOs kommunikasjonsmodell) med komponenter som kabel, kontaktmateriell og lignende er det mer fokus på funksjonslag (layer 2 og 7) i Ethernet-basert miljø.

Når det skal velges Etherent-basert teknologi bør metoden for diagnostikk være ett av utvalgskriteriene. I tillegg kan diagnostikkverktøy som er generelle også være til stor hjelp i feilsøking. De har ofte et mer generelt og lettforståelig brukergrensesnitt som gjør de mer anvendelig for vedlikeholdspersonell hos sluttbrukeren.

Integrasjon av feltbusser?

I mange tilfelle er det både nødvendig og ønskelig å kunne ha en enkel integrasjon av utstyr basert på tradisjonell feltbussteknologi. Det kan være fordi spesialutstyr ikke støtter den kommunikasjonsprotokollen som er valgt eller fordi man ønsker å beholde deler av et eksisterende anlegg.

Å innlemme tradisjonelle feltbusser er noe du kan gjøre med alle industrielle Ethernet. Mange standarder har en beskrivelse av foretrukken metode, men utover dette er det mange leverandører av gatewayer eller proxyer. En slik enhet legger over dine nyttedata fra éprotokoll til en annen. Men ikke alle gir deg mulighet til overføring av oppsett og innstillinger eller tilbakelesning av detaljert diagnostikk eller alarm. Her er det viktig å ha klart for seg hvilke egenskaper som er viktige, og sikre seg at flest mulig av disse er ivaretatt.

Integrasjon i it-nettverket

Når Ethernet sklir inn i automatiseringsoppgavene kommer raskt spørsmålet om integrasjon i bedriftens tradisjonelle infrastruktur. For enkelhets skyld kaller vi det kontornettverket. Mange ser umiddelbart farene dersom det ikke sørges for et skille. Det er viktig med en godt gjennomtenkt router eller brannvegg mellom kontor- og fabrikknettet. Større bedrifter har et bevisst forhold til dette, men hva med de mindre?

Et annet aspekt blir kontroll og overvåking av infrastrukturkomponenter. Hvem skal ivareta vedlikehold av switcher, routere og lignende? Så lenge det industrielle Ethernet er frittstående faller det naturlig å betrakte switcher og lignende som del av maskineriet og ansvaret plasseres sammen med ansvaret for nettopp maskineriet. 

Så snart det er en linje inn i kontornettet aktualiserer spørsmålet seg. At mye industriutstyr har integrerte switcher gjør at det er umulig å få noen annen enhetlig ansvarskobling enn til automatiseringsmiljøet, som også ivaretar selve maskineriet. Slike organisatoriske spørsmål kan også være en del av utvalgskriteriene. Kan det valgte industrielle Ethernet vedlikeholdes slik vi ønsker? 

Den viktige utbredelsen 

Selv den beste kommunikasjonsteknikk vil feile om den ikke blir benyttet i tilstrekkelig utstyr. Ethernet-baserte løsninger kan bare få fotfeste om de aksepteres i markedet, både blant brukere og ikke minst blant utstyrsprodusenter. 

Og blant utstyrsprodusentene er det viktig å ha med en stor flora produsenter av sensorer og aktuatorer. Her er vi bare i startgropen, i hvert fall i Europa. I Nord Amerika har mange industribedrifter allerede tatt i bruk feltutstyr som kommuniserer på industrielt Ethernet. Et stort antall produsenter av utstyr med slike grensesnitt er derfor et viktig sunnhetstegn. Det er rett og slett en indikator for markedets aksept for teknologien. 

Men et stort utvalg produsenter kan også være til besvær dersom det ikke er klare krav til samspill mellom utstyr fra forskjellige produsenter. Derfor er det viktig at det er gode sertifiseringsordninger for utstyr som ikke bare tester enheten alene, men også i mer omfangsrike samspillstester. Og disse testene bør utføres av egne sentre som har fastsatte kriterier for sertifiseringen. 

Konklusjon

Selv om industrielle Ethernet-løsninger nå har samme grunnleggende teknikk, er det på mange måter de samme valg som ved våre klassiske feltbusser. De fleste oppgaver kan løses med majoriteten av de Ethernet-baserte kommunikasjonsløsningene. Og valget vil ofte styres av hva som leveres med styresystem eller vitale sensorer og aktuatorer. Kompetanse hos systemintegrator vil også være en viktig faktor. Men det nye, med hensyn til tradisjonell feltbuss, er mulighet for direkte integrasjon til kontornett og derigjennom til verdensveven, med de fordeler og utfordringer dette drar med seg.   

 

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå