Jak sbližování IT/PT ovlivňuje sítě

Sbližování IoT/IIoT a IT/PT stále přitahuje pozornost kvůli potenciálním přínosům, které přináší. IoT (internet věcí) a IT (informační technologie) jsou spojeny s datově orientovanými sítěmi; IIoT (průmyslový internet věcí) a PT (provozní technologie) jsou spojeny s průmyslovými sítěmi, jako jsou systémy průmyslového řízení a sběru dat (Supervisory Control And Data Acquisition – SCADA) používané k monitorování a řízení průmyslových zařízení.

Sítě IT a PT byly dříve odlišnými odděleními s vlastní architekturou, protokoly, standardy, kabeláží a konektivitou. Mnohé z nich na straně PT byly proprietární a určované výrobcem. S rozšířením aplikací průmyslového Ethernetu, jako jsou Modbus TCP/IP, EtherCAT, EtherNet/IP a Profinet, a síťových inteligentních senzorů IIoT, které mohou shromažďovat a přenášet důležité výrobní informace pro analýzu v reálném čase odkudkoli, se svět IT a PT spojuje v jeden celek.

Sedm výhod toku dat IT/PT

Zatímco sítě PT budou stále plnit funkce, jako je monitorování a řízení průmyslových strojů a provozních zařízení na úrovni I/O, jako jsou relé, elektronické průtokoměry, jednotky dálkové telemetrie (RTU) a programovatelné automaty (PLC), implementace Ethernetu a inteligentních senzorů posouvá tyto systémy z proprietárního prostředí do prostředí otevřených standardů a protokolů. Data se tak mohou volněji přesouvat z provozního senzoru do páteřní sítě závodu a dále do IT sítě a nakonec do sítě poskytovatele internetových služeb (ISP) a cloudu. Tato výměna dat je základem sbližování IT/PT, které umožňuje:

1. viditelnost průmyslových informací v reálném čase z libovolného místa;
2. propojení více lokalit a zařízení;
3. škálovatelnost na větší počet prostředí;
4. bezdrátovou komunikaci pro mobilitu na provozní úrovni závodu;
5. sběr dat ze vzdálených míst prostřednictvím mobilní technologie 4G/5G;
6. analýzu dat prostřednictvím více zařízení a aplikací back-end systému;
7. standardizaci a rychlé zavádění pro rychlejší uvádění produktů na trh.

Tyto možnosti otevírají cestu k lepšímu plánování a rozhodování, vyšší efektivitě, kratším prostojům, nižší údržbě a vyšší produktivitě, což snižuje náklady a maximalizuje ziskovost. Aby bylo možné využít sbližování IT a PT, musejí se oddělení IT a PT ve výrobní společnosti spojit a zajistit, aby byly obě sítě navrženy a nasazeny tak, aby byla data dostupná, smysluplná a bezpečná. Klíčovým faktorem je pochopit, že vzhledem k tomu, že data jsou nyní v běžném formátu, který může procházet sítěmi IT a PT i internetem, kabeláž a připojení, jež tyto sítě tvoří, stejně jako prostředí, v němž se nacházejí, a úvahy o testování nejsou stejné.

Obrázek 2: Kanálové adaptéry DSX CableAnalyzer M12 společnosti Fluke Networks pro M12D (4 pozice) a M12X (8 pozic) umožňují testovat a certifikovat instalované kanálové spoje, aby byl zajištěn spolehlivý přenos Ethernetu v náročném prostředí MICE průmyslových síťových aplikací

Odlišné průmyslové kabely a konektory

Kabeláž závodu, která tvoří síť PT, je vystavena náročnějším podmínkám. V tovární hale nebo v procesním závodě musejí být kabely a konektory používané k propojení průmyslových zařízení a vybavení dostatečně odolné, aby čelily různým vlivům, včetně vibrací, extrémních teplot, kapalin, prachu, chemikálií a rušení. Průmyslové normy ANSI/TIA-1005 a ISO/IEC 11801 používají specifikace mechanických vlastností, vniknutí, klimatických/chemických a elektromagnetických (MICE) podmínek pro klasifikaci součástí na základě faktorů, jako jsou vibrace, síla a náraz (mechanické vlivy), ochrana proti prachu a kapalinám (vniknutí), teplota, záření a znečišťující látky (klimatické/chemické podmínky) a rušení (elektromagnetické podmínky). Tyto parametry určují různé stupně podmínek prostředí a související úroveň MICE, přičemž MICE 1 definuje typické kancelářské prostředí, MICE 2 definuje mírně nepříznivější prostředí a MICE 3 definuje těžký průmysl.

Prostředí MICE 2 a MICE 3, která tvoří síť PT, vyžadují jiné konektory Ethernet než ty, které se používají v sítích IT MICE 1. Na rozdíl od běžných komerčních konektorů RJ45 používaných pro připojení počítačů a zařízení v kancelářích jsou průmyslové konektory RJ45 často vybaveny prvky, jako je pouzdro z termoplastu odolné proti chemikáliím a těsnění s krytím IP67 pro ochranu proti vniknutí. V sítích PT se pro připojení vstupů a výstupů průmyslových zařízení používají také uzamykatelné konektory M12, protože jsou mnohem odolnější a lépe odolávají neustálým vibracím, jelikož jsou uzamčeny na svém místě.

Obrázek 3: DSX CableAnalyzer společnosti Fluke Networks testuje různé konfigurace kabelů mezi koncovými body, včetně limitů E1, E2 a E3 podle průmyslových norem

Výhody průmyslového ethernetového kabelu

Průmyslové ethernetové kabely se z hlediska přenosu dat neliší od komerčních ethernetových kabelů, ale stíněná kabeláž je v sítích PT běžnější u měděných kabelů kvůli elektromagnetickému rušení od spínacích relé, střídavých pohonů a dalších zdrojů rušení.

Průmyslové ethernetové kabely mohou mít také různé teplotní třídy a materiál pláště v závislosti na prostředí, ve kterém se používají. Materiály plášťů z fluorovaného ethylenpolypropylenu (FEP), termoplastického elastomeru (TPE) a polyuretanu (PUR) mají mnohem větší teplotní rozsah, pružnost a odolnost proti chemikáliím a oděru než polyvinylchlorid (PVC) používaný pro kabely komerční třídy. Aplikace, kde jsou kabely vystaveny častému ohýbání a kroucení (např. robotika a jiné aplikace s opakovaným pohybem), mohou vyžadovat vysoce flexibilní kabely s vyšším počtem vláken na žílu.

Manažeři IT a PT musejí být v otázce testování zajedno. To zahrnuje řádné školení a vybavení techniků kvalitními testery schopnými připojit se ke konektorům RJ45 i M12 a testovat spojitost, délku, přeslechy a integritu stínění.

Mark Mullins je produktový manažer společnosti Fluke Networks. Upravil Mark T. Hoske, obsahový ředitel časopisu Control Engineering, CFE Media and Technology, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..