Ethernet v zóně Ex
Ethernet v prostředí s rizikem výbuchu propojuje procesní data s řídicími a IT systémy – a tvoří tak základ pro paralelní přístup k datům, flexibilní topologie, spolehlivou komunikaci a vysokou dostupnost.
Rychlé čtení
Ethernet v prostředí s nebezpečím výbuchu je technologie pro komunikaci v oblasti automatizace procesů, která se používá k přenosu dat z oblastí s nebezpečím výbuchu. Pro zóny 2 a 1 nabízí společnost TURCK systém excom I/O s ethernetem, který může přijímat signály ze zóny 0. Brána excom Ethernet Gateway GEN přenáší procesní, diagnostická, stavová a doplňková data prostřednictvím paralelního datového kanálu. Pro konektivitu k IT a cloudovým systémům podporuje excom protokoly MQTT, OPC UA, šifrovaný cloudový protokol TURCK Kolibri a otevřené standardy. TURCK Multiprotocol umožňuje systému excom Ethernet komunikovat prostřednictvím protokolů PROFINET, Modbus TCP a EtherNet/IP. Napájecí kabel: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení: Napájení
Ethernet v procesním průmyslu
Průmyslový Ethernet je v oblasti automatizace výroby znám již dlouho a dnes je poměrně rozšířený. Specifické požadavky procesního průmyslu – a zejména ty, které se týkají potenciálně výbušné atmosféry – však dosud bránily použití sítě Ethernet. Mezi tyto požadavky patří jiskrová bezpečnost, konfigurace za provozu, redundance pro Maximální dostupnost a v neposlední řadě také dlouhé kabely – jejichž délka je však u průmyslového Ethernetu omezena na 100 metrů. Při popisu ethernetu v procesním průmyslu je důležité rozlišovat jeho potenciál s ohledem na příslušné zóny.
Ex zóna 1 a 2
Pro instalaci v zónách 1 a 2 nabízí společnost TURCK svůj excom I/O systém s rozhraním Ethernet. Systém může přijímat signály i ze zóny 0. Při zapojování nebo odpojování ethernetových konektorů na bráně během provozu je nutné zajistit, aby byly brány odpojeny od napájení, nebo aby se práce prováděly při osvětlení plamenem. Všechny ostatní komponenty, jako jsou napájecí moduly, brány nebo I/O moduly, lze vyměnit za provozu bez nutnosti požárního povolení.
Ethernet pro zónu 1
Použití sítě Ethernet v zóně Ex 1 je z technického hlediska náročnější. Při řetězovém zapojení zařízení je nutné zajistit, aby se úrovně napájení nesčítaly. Konsorcium společností zabývajících se automatizací si stanovilo za cíl překonat tyto překážky a vyvinout standard pro dvouvodičovou síť s jiskrovou bezpečností Ethernet. Komunikace i napájení probíhají přes stejný kabel. Budoucí standard se obecně označuje jako Advanced Physical Layer (APL). Tyto vývojové trendy však zatím nejsou vhodné pro široké průmyslové využití v zóně 1 (stav k březnu 2020). Očekává se, že APL jednoho dne umožní ethernetová připojení až k polním zařízením. Tradiční technologie 4–20 mA a I/O systémy však budou i nadále koexistovat vedle APL – a to i poté, co se APL plně etabluje – a to výhradně z nákladových důvodů.
Paralelní přístup k datům
Díky ethernetové bráně excom GEN otevírá společnost TURCK svět procesního průmyslu digitalizaci a Průmyslu 4.0. Poprvé jsou všechna procesní, diagnostická, stavová a doplňková data přenášena dostatečnou rychlostí přes paralelní datový kanál – bez jakéhokoli dopadu na provozní procesy – do cloudů nebo jiných IT systémů za účelem analýzy a vyhodnocení – což představuje rychlou a jednoduchou cestu k efektivnímu Monitorování stavu a Prediktivní údržbě. Řídicí systémy a systémy řízení procesů tím nejsou nijak ovlivněny a jsou chráněny před neoprávněným přístupem. Data se do cloudových systémů přenášejí prostřednictvím protokolů MQTT, OPC UA, šifrovaného cloudového protokolu Kolibri od společnosti Turck nebo jiných otevřených standardů.
Výhody
Konektivita k Cloudu – včetně lokálního řešení
Kromě přenosu časově citlivých uživatelských dat do řídicího systému může excom využít paralelní přístup k datům k přenosu analytických dat do jakéhokoli IT systému v síti. Je však rozumné nejprve data analyzovat v okrajovém zařízení a do Cloudu pak odesílat pouze výsledky. Cloud lze zase implementovat jako „soukromý cloud“ bez přístupu k internetu (on-premises) nebo tradičním způsobem.
Maximální dostupnost díky redundanci
Integrovaný ethernetový přepínač umožňuje snadné nastavení liniové topologie bez nutnosti použití externích přepínačů. Liniovou topologii lze kdykoli rozšířit na kruhovou topologii pomocí redundance protokolu. K tomu je nutné, aby všechna zařízení podporovala redundance protokol MRP (PROFINET) nebo DLR (EtherNet/IP). Společnost Excom rovněž zajišťuje redundanci brány a modulu pro napájení, což dále zvyšuje spolehlivost systému a podporuje další koncepce redundance.
Flexibilní topologie sítě
Brány mají integrovaný 2portový přepínač, a lze je proto instalovat v liniovém uspořádání, stejně jako tradiční průmyslové sběrnice. Podporovány jsou také další standardní topologie sítě Ethernet, jako jsou hvězdicové, stromové a kruhové konfigurace.
Koncepce redundance sítě PROFINET
Různé topologie sítí:
Díky technologii TURCK Multiprotocol umožňuje excom Ethernet komunikaci prostřednictvím protokolů PROFINET, Modbus TCP a EtherNet/IP. Protokoly MRP pro PROFINET a DLR pro EtherNet/IP podporují kruhové topologie, zatímco redundance PROFINET S2 zajišťuje vyšší dostupnost. Advanced Physical Layer (APL) popisuje dvouvodičový jiskrově bezpečný Ethernet navržený tak, aby po stejném kabelu přenášel jak komunikaci, tak napájení.
Víceprotokolový
Jedna brána, tři protokoly – multiprotokolová vstupně-výstupní zařízení společnosti Turck při spuštění rozpoznají řídicí jednotku a automaticky se nakonfigurují pro příslušný protokol: PROFINET, Modbus TCP nebo EtherNet/IP. excom Ethernet těží z tohoto osvědčeného standardu a lze jej ihned po vybalení použít se všemi řídicími systémy, které podporují EtherNet/IP, Modbus TCP a Profinet.
Například:
- Siemens
- Honeywell
- Rockwell
- Yokogawa
- Emerson
- Supcon
- ABB
Ethernet v prostředí Ex: Přidaná hodnota pro vaši aplikaci
Efektivní a spolehlivá řešení pro praktické aplikace – navržená pro náročné provozní podmínky a osvědčená v každodenním průmyslovém nasazení.
Ethernet v zóně Ex u společnosti Turck: Často kladené otázky
1. Co je to Ethernet v ploše s nebezpečím výbuchu a k čemu se používá?
Ethernet v prostorech s nebezpečím výbuchu je komunikační technologie pro automatizaci procesů v prostorech s nebezpečím výbuchu. Společnost Turck využívá Ethernet v kombinaci se systémem excom I/O k sběru signálů z zón s nebezpečím výbuchu a k přenosu procesních dat do řídicích systémů. Díky možnosti paralelního přístupu k datům umožňuje ethernetová brána excom GEN také předávání procesních, diagnostických, stavových a doplňkových dat do cloudů nebo jiných IT systémů.
2. Který hardware společnosti Turck podporuje síť Ethernet v plochách s nebezpečím výbuchu (Ex) v zóně 2?
Pro připojení Ethernetu v zóně 2 v prostředí s nebezpečím výbuchu nabízí společnost TURCK systém excom I/O s rozhraním Ethernet. Systém excom může přijímat signály ze zóny 1 nebo zóny 0. Podle dokumentace lze napájecí moduly, brány a I/O moduly vyměňovat za provozu, aniž by bylo nutné provádět zkoušku plamenem. Na ethernetové konektory na bráně se však vztahují speciální podmínky, protože brány musí být odpojeny od napájení nebo musí být systém provozován s plamenovou zkouškou.
3. Jakou roli hraje APL v síti Ethernet v prostředí s nebezpečím výbuchu (Ex) v zóně 1?
Technologie Advanced Physical Layer (APL) je navržena tak, aby umožňovala použití sítě Ethernet v prostředí Ex až po polní zařízení v zóně 1. Přístup popsaný ve zdrojovém kódu využívá dva vodiče pro komunikaci i napájení. Zdrojový text rovněž upřesňuje, že k březnu 2020 není technologie APL ještě vhodná pro široké průmyslové využití v zóně 1 a že tradiční technologie 4–20 mA a I/O systémy mají i nadále fungovat souběžně.
4. Jaké protokoly podporuje společnost Turck pro síť Ethernet v prostorech s nebezpečím výbuchu?
Pro ethernet v prostorech s nebezpečím výbuchu podporuje společnost TURCK prostřednictvím řešení excom Ethernet protokoly PROFINET, Modbus TCP a EtherNet/IP. Multiprotokolová vstupně-výstupní zařízení po spuštění rozpoznají řídicí jednotku a automaticky se nakonfigurují pro příslušný protokol. Pro paralelní přístup k datům specifikuje
Zdrojový kód podporuje také protokoly MQTT, OPC UA, šifrovaný protokol TURCK Cloud „Kolibri“ a další otevřené standardy.
5. Jak se v zóně Ex pomocí produktů TURCK programuje nebo konfiguruje síť Ethernet?
Zdrojový text neobsahuje žádný popis programování a nezmiňuje žádné programovací nástroje pro síť Ethernet v zónách Ex. U zařízení TURCK excom Ethernet je uvedeno pouze to, že multiprotokolová I/O zařízení po spuštění rozpoznají řídicí jednotku a automaticky se nakonfigurují pro protokoly PROFINET, Modbus TCP nebo EtherNet/IP. Z tohoto zdroje nelze odvodit žádné informace týkající se inženýrského softwaru, programovacích jazyků, postupů konfigurace ani licenčních modelů.
6. Jak lze data z sítě Ethernet vizualizovat a analyzovat v plochách Ex?
Ethernet v zóně Ex poskytuje procesní, diagnostická, stavová a další data pro analýzu a vyhodnocení prostřednictvím ethernetové brány TURCK excom GEN. Paralelní datový kanál umožňuje přenos analytických dat do IT systému v síti. Zdrojový text navrhuje provádět analýzu dat nejprve v okrajovém zařízení a do tradičního nebo soukromého cloudu bez přístupu k internetu odesílat pouze výsledky. Zdroj neuvádí konkrétní software pro vizualizace.
7. Jak společnost TURCK chrání data a ?ídicí jednotky při použití sítě Ethernet v prostředí s nebezpečím výbuchu?
V prostředí Ex odděluje ethernetová brána TURCK excom GEN paralelní přístup k datům od ?ídicích jednotek a řídicích systémů. Podle zdrojového textu zůstávají ?ídicí jednotky a řídicí systémy přenosem dat nedotčeny a jsou chráněny před neoprávněným přístupem. Pro přenos do cloudových systémů společnost Turck uvádí protokoly MQTT, OPC UA, otevřené standardy a šifrovaný cloudový protokol Kolibri. Zdroj nezmiňuje žádné další bezpečnostní mechanismy ani požadavky.
8. Jaké koncepce redundance nabízí společnost Turck pro síť Ethernet v prostorech s nebezpečím výbuchu?
Společnost Turck nabízí prostřednictvím systému excom několik koncepcí redundance pro síť Ethernet v prostorech s nebezpečím výbuchu. V kruhových topologiích lze využít MRP pro PROFINET nebo DLR pro EtherNet/IP, za předpokladu, že všichni účastníci podporují příslušný protokol. Systém excom podporuje také redundanci brány a napájecího modulu. V režimu redundance S2 se dvě ?ídicí jednotky připojují k bráně excom. V režimu redundance R2 navazují dva mastery křížová zapojení se dvěma bránami.
9. Jaké jsou náklady a licenční požadavky na použití sítě Ethernet v prostředí Ex u společnosti Turck?
Zdrojový text neobsahuje žádné ceny, náklady na licence ani licenční modely pro síť Ethernet v plochách s nebezpečím výbuchu (Ex), kde se používá systém Turck excom. Pouze potvrzuje závěr, že z nákladových důvodů budou tradiční technologie 4–20 mA a I/O systémy i nadále existovat souběžně, a to i po zavedení pokročilé fyzické vrstvy (Advanced Physical Layer). Zdroj proto neposkytuje spolehlivé informace o nákladech na Hardware, softwarových licencích ani o opakujících se poplatcích pro účely zadávání zakázek a rozpočtového plánování.
10. Pro jaké praktické aplikace je síť Ethernet v prostorech s nebezpečím výbuchu vhodná při použití se zařízením Turck excom?
Ethernet v prostorech s nebezpečím výbuchu s řešením TURCK excom je vhodný pro procesní zařízení, která přijímají signály ze zóny 1 nebo zóny 0 a přenášejí je prostřednictvím I/O systému TURCK excom nainstalovaného ve zóně 2. Původní text dále zmiňuje ethernetovou komunikaci pro skidy v prostorech s nebezpečím výbuchu, přístup k procesním datům v zóně 2 a prostorově úsporný I/O systém excom v řídicí místnosti. Ethernetová brána excom GEN navíc podporuje Monitorování stavu a Prediktivní údržbu prostřednictvím paralelního přístupu k datům.