В отличие от Ethernet для офисных приложений, Industrial Ethernet ориентирована на применение в производственных условиях. Industrial Ethernet открывает небывалые возможности применения на производственных предприятиях в связи с широкой доступностью высокопроизводительных сетевых компонентов в сочетании с тенденцией объединения систем автоматизации производственных процессов и систем MES, MRP и MIS.

В начале 80-х ни одна из частных технологий передачи данных (ProfiBus, ModBus, InterBus, ControlNet, DeviceNet) не смогла достичь преимущества, поэтому появились первые разработки открытых протоколов – промышленных приложений Ethernet. Преимущества его применения – легкость объединения и простота интеграции устройств разных производителей; экономичность, совместимость с различными программными приложениями, более дешевые стандартные решения. Универсальная система передачи данных упрощает информационный обмен в масштабе предприятия.

Сегодня шина Industrial Ethernet пока еще далека от унификации и стандартизации, однако за ним экспертами признается высокий потенциал для дальнейшего развития систем АСУТП.

Как отмечает Райнер Шмидт, менеджер по продуктам в области кабельных сетей в компании HartingICPN, перспективные направления развития промышленного Ethernet – это передача напряжения питания по той же самой сети, повышение ширины полосы пропускания, беспроводные решения, интеграция новых технологий и услуг.

Традиционные компоненты, служащие для коммутации элементов кабельных систем, обеспечивают конечных пользователей годами надежной службы в типичных офисных средах. Однако при воздействии на эти “медные” и волоконно-оптические коннекторы экстремальных условий рабочие характеристики заметно деградируют. В агрессивных средах обычное сопрягаемое соединение (например, розетка и вилка типа RJ-45) может подвергаться коррозии, износу, засорению и, в конце концов, приходить в негодность. Результат – высокие затраты на эксплуатацию системы за счет постоянного поиска неисправностей и замены компонентов.

В настоящее время на рынке появляется новое поколение компонентов Ethernet-коннекторов, всепогодных коммутаторов, конвертеров, сетевого кабеля. Пожалуй, самый важный из всех факторов построения систем промышленного Ethernet – современные сетевые кабельные системы (СКС). В 90-х гг. для административных зданий оформилось законченное типовое решение, которое строится на кабеле “витая пара” и/или оптическом волокне, имеют звездообразную топологию и четко определенную структуру. В промышленных СКС применяются различные типы соединений (медных и оптических), распространены шинная топология и частные решения, используются чувствительные к временной задержке протоколы, а кабельная система не структурирована.

По сравнению с “обычными” кабелями (для коммерческих и жилых зданий), кабели, предназначенные для работы в промышленных средах, должны удовлетворять широкому спектру требований: от устойчивости к химически активной среде (контакт с жидкостями – нефтепродуктами и т.д., грязью и твердыми частицами) и защиты от динамичных механических нагрузок (изгибы) до способности работать в условиях экстремальных температур, сильных помех.

Разрабатываемый в настоящее время Ассоциацией телекоммуникационной промышленности стандарт промышленных кабельных систем берет за основу положения стандарта ANSI/TIA/EIA-568-B.2 и признает две среды передачи – четырехпарные кабели UTP и ScTP. Температурный диапазон нового класса кабелей в рабочем режиме должен составлять 0°C …+60°C и в экстремальных условиях –40°C… +75°C.

Производителями кабелей, в свою очередь, реализованы многие передовые технологии. Серия Industrial Data Solutions компании Belden CDT включила кабели различного типа (от UTP до коаксиальных) с разными видами экранирования и покрытия для сетей Ethernet и промышленных сетей (CAN, LonWorks, Profibus, DeviceNet и др.). Широкий спектр кабельной продукции такого рода выпускает Nexans, однако полных промышленных решений класса СКС пока не предлагает. Кабели для сетей Industrial Ethernet (UTP, SFTP) и Profibus поставляет компания Teldor.

Менее известна в России кабельная продукция немецкой Kerpen, продвигаемая компанией “Виста-Кабель”.

Производители стремятся разрабатывать простые в инсталляции кабели и компоненты, поскольку технологичность монтажа сегодня одно из главных требований к СКС. Большинство поставщиков промышленных кабельных систем предпочитают использовать медный кабель категории 5e (UTP или STP) и соединители категории 5e/6.

По словам Александра Исакова, менеджера по продукции представительства Teletekno Oy, элементы кабельной инфраструктуры преимущественно сводятся к защищенным соединителям, коммутационным и линейным кабелям. Производить для таких решений специальные коммутационные панели обычно не имеет смысла, поскольку распределительный шкаф, как правило, можно разместить в более благоприятных условиях, а если это не удается – использовать специальную защищенную конструкцию. Это касается и волоконно-оптической составляющей системы.

Платформа Ethernet наряду с промышленным сектором находит активное применение и в энергетике, в частности в системах мониторинга электросетевого комплекса. К примеру, на ряде объектов сетевого комплекса Сибири: ПС-1150 “Алтай”, ПС-500 “Хабаровская”, ПС-500 “Ново-Анжерская” – внедрена система мониторинга и диагностики трансформаторов мощностью 110–750 кВ на базе коммуникационного оборудования компании MOXA.

Система в режиме реального времени осуществляет непрерывное измерение и регистрацию 15 основных параметров оборудования в процессе эксплуатации, включая предаварийные и аварийные режимы: контроль перенапряжений, допустимых систематических и аварийных перегрузок, температуры наиболее нагретой точки обмотки, контроль старения и изоляции обмоток и т.д.

Шкафы локального мониторинга установлены в непосредственной близости от трансформаторов. Данные с датчиков, которыми снабжены трансформаторы, поступают в шкаф, где выполняется их первичная обработка. Предпочтение Ethernet как способа передачи данных для вторичной обработки традиционному RS-485-каналу продиктовано большей пропускной способностью и функциональностью первого. Для увеличения дальности передачи и защиты данных от воздействия электромагнитных помех использованы медиаконвертеры “MOXA IMC-101”, которые позволили преобразовать сигналы “витой пары”, поступающие от контроллеров, в оптоволокно. Оборудование способно работать при минусовых температурах. Данные локального мониторинга по топологии “звезда” поступают в операторскую, где установлены ответные конвертеры, с которых данные по проводному Ethernet направляются на интеллектуальный коммутатор “MOXA EDS-508”. Коммутатор, в свою очередь, собирает данные и передает их на пульт оператора с установленной SCADA-системой RSView 32.

Надежность системы гарантирована промышленным исполнением оборудования, резервированными входами питания, поддержкой расширенного диапазона температур.

1. Промышленный коннектор для самых экстремальных условий

2. Система мониторинга ПС

Денис Базыкин