IT-ul ca infrastructură pentru automatizări

După multe decenii în care am perceput informati ca polarizată în nuclee de aplicaţii mai de pionierat în întreprindere (contabilitate, proiectare asistată de calculator, conducere de procese industriale), iată că în ultimul timp ea devine tot mai mult o infrastructură transparentă. Un serviciu de firesc sprijin pentru mai toate activităţile din organizaţie. Şi pentru că facilităţile de producţie sunt oarecum distribuite spaţial, desigur că trebuie, pentru asigurarea conlucrării în timp real, să existe şi o infrastructură de transport a datelor de control. (Aproape că am putea licenţia conceptul de infra-infrastructură.) Iar când este vorba de o întreprindere cu grad înalt de automatizare, atunci această reţea devine la fel de importantă ca infrastructura edilitară a unui oraş.

Instrumente pentru instrumente

Indiferent dacă reţeaua informatică ce constituie structura de comunicaţie a automatizărilor din întreprindere s-a realizat dintr-o dată (pentru o facilitate de producţie nouă, proiectată de la zero) ori prin campanii succesive de modernizare – deşi, din punct de vedere topologic şi al compatibilităţii între generaţii/familii de componente, nu este de loc indiferent – aceasta are nevoie de o atenţie specială, atât pentru faptul că serveşte procese vitale (cerându-i-se o funcţionare categorică), cât şi pentru faptul că deseori complexitatea reţelei atinge cote îngrijorătoare. Aşa că, pentru o mai concretă reliefare a problematicii, în rândurile următoare voi exemplifica printr-o serie de instrumente software destinate să asigure funcţionalitatea reţelei informatice de întreprindere.

Însă, înainte de a spicui din acele facilităţi, să ne amintim tipurile de reţele de date folosite pentru automatizarea proceselor de producţie sau a operaţiunilor logistice:

• Industrial Ethernet – a rezultat din standardul Ethernet (al reţelelor locale de calculatoare, LAN, cu cabluri) prin adaptarea la mediul industrial (extinzând domeniile/limitele pentru temperatură, umiditate, vibraţii etc);
• Profi-NET – este numele unui standard pentru reţelele informatice de automatizare industrială bazate pe protocoalele TCP/IP şi Ethernet (constituind o materializare de ,,industrial Ethernet’’);
• Profi-BUS – este un standard privat de comunicare de tip magistrală distribuită (Siemens);
• ModBUS – este un protocol public de comunicare serialăcablată destinat PLC-urilor (automat progra­mabil pentru control digital);
• FieldBUS – este denumirea generică a unor protocoale de reţele IT pentru aplicaţii SCADA;
• HART (Highway Addressable Remote Transducer Protocol) – protocol de comunicare de tip FieldBUS, destinat comunicaţiilor pentru automatizări industriale;
• wireless – denumire generică pentru reţelele/comunicaţiile realizate prin unde radio (fără cablu).

Pentru grija reţelei

Întâmplarea (ajutată de semnalări recente dinspre industrie) ne aduce în atenţie câteva produse de la compania germană Indu-Sol GmbH. (Indu-Sol produce şi dispozitive hardware pentru verificarea şi optimizarea reţelelor informatice pentru automatizări, însă aici vom lua în vizor doar soluţiile software).

PROnetplan – este o aplicaţie software destinată proiectării şi modelării/analizării de reţele ProfiNET. Cu ajutorul acesteia putem evalua încărcarea viitoarei reţele, dar studiem şi aspecte de arhitectură, de topologie, de capacitate, de frecvenţă maximă de împrospătare (deci corelând-o şi cu cerinţele de volum de pachete şi de rată de împrospătare a datelor/comenzilor impuse de echipamentele de producţie servite prin respectiva reţea).

    PROnetplan

Cu acest software vom configura structura reţelei, vom putea ,,izola’’ apoi ramuri, vom ataşa echipamente (inclusiv cu conexiuni de control bidirecţional), vom urmări ratele de refresh cumulate pe ramuri de reţea şi pe trunchi, vom ajusta aceste rate (global sau alocând o bandă mai ,,lată’’ în porţiunile mai importante ale reţelei), vom ajusta încărcarea adusă pentru fiecare echipament conectat (modificând eventual şi funcţiile I/O ale acestuia). Aici notăm eventuala colaborare cu dispozitivul PROFInet-INspektor, din aceeaşi familie. Software-ul pentru modelarea reţelei industriale ne ajută să gestionăm şi nodurile acesteia şi porturile (conectorii) de pe switch-uri, dar ne poate asista şi la evaluări de securitate ori la alcătuirea rapoartelor de lucru (inventarieri, analize sintetice, analitice, tematice etc). Interesantă este şi abilitatea de cooperare cu...

PROscan Active – software-ul pentru revelarea topologiei, detectează arhitectura reţelei şi ne asistă la operaţiunile de mentenanţă. Folosindu-se dispozitivul PROFInet - INspektor se obţin informaţii despre starea fiecărui nod al reţelei în cadrul planului topologic, iar prin intermediul culorilor beneficiem de o simbolizare a traficului prin oricare dispozitiv al reţelei.

    PROscan Active

În cazul facilităţilor industriale noi, sistemul este recomandat pentru realizarea verificărilor şi pentru obţinerea certificărilor necesare la darea în funcţiune a secţiilor. De asemenea, pentru orice documentări ulterioare privind reţelele informatice de automatizare, putem folosi PROscan Active pentru extragerea de informaţii. Ultima versiune a sistemului include un suport optimizat pentru managementul reţelelor IP via SNMP (Simple Network Management Protocol). Menţionăm, la capitolul accesibilitate, şi optimizarea interfeţei software-ului pentru ecrane cu senzori la atingere, precum Simatic Panel PC de la Siemens.

Operaţiuni de verificare/documentare a reţelei:

• detectarea structurii topologice a reţelei existente;
• colectarea de informaţii privind nodurile de reţea (tip dispozitiv, adresa IP, identificatorul MAC);
• evaluarea liniilor/ramurilor de reţea (măsurarea automată a lungimilor de cabluri; detectarea tipurilor de cabluri - Cat5, Cat5e, Cat6 etc);
• colectarea şi corelarea datelor despre porturile de reţea (din dispozitivele de comutaţie ale reţelei IT);
• colectarea de date şi alcătuirea de statistici privind traficul prin porturile de reţea;
• derularea de teste de conectivitate/performanţă;
• ajustarea valorilor limită pentru declanşarea rezervelor de sarcină (eventuale lărgiri de bandă prin conectarea de componente de reţea auxiliare, ori prin  rerutări);
• salvarea/gestionarea şi tipărirea/exportarea graficelor cu topologiile de reţele detectate etc.

PROmanage – este aplicaţia software destinată administrării centralizate a reţelei industriale. De aici se pot monitoriza simultan mai multe reţele de întreprindere, de mai multe tipuri, într-o abordare mai sintetică (şi eventual în colaborare analitică cu soluţia anterioară). Analizele ne pot ajuta să decelăm riscuri de suprasarcină, să detectăm şi să înţelegem eventualele strangulări/pierderi înfluxul de date din reţelele de automatizare şi tot de aici putem iniţia (şi testa) contra-măsuri.

PROmanage

Sistemul PRO manage este capabil să scaneze (prin protocol SNMP) toate porturile din reţea şi să obţină statistici de exploatare de la switch-urile cu management, să stocheze datele astfel colectate (eventual într-o bază de date MySQL) şi să le compileze în grafice şi în rapoarte de analiză articulate, toate accesabile, prin interfeţe web, din orice punct al întreprinderii. Se deschide astfel, posibilitatea de a detecta rapid eventualele degradări ale performanţelor de transmisie/recepţie şi respectiv de a identifica componentele de reţea uzate ori cu defecte (deci furnizând şi sprijin pentru acţiunile de mentenanţă). Pentru gestionarea centralizată a reţelei, PRO manage poate dialoga cu reţeaua (de diverse materializări fie ldBUS) fie prin switch-urile cu management, fie prin dispozitivele INspektors, de care aminteam şi mai sus.

  PROmanage

De fapt, interfaţa Ethernet integrată ne permite să realizăm cu PRO manage un sistem de monitorizare a stărilor (Condition Monitoring), concept despre care scriam recent într-un articol dedicat mentenanţei.

Epilog cu buclă la prolog

PRO net plan, PRO scan Active, PRO FInet-INspektor, PRO manage, PRO FInet Diagnostic Set ş.a.m.d., o mulţime de nume, unul mai mnemonic decât altul. Dacă în acele decenii de pionierat (de care aminteam la început) memorarea numelor de soluţii tehnice era cumva o parte a culturii de specialitate, acum cred că acest lucru nu mai contează, pentru că – alt semn de maturitate – cu adevărat important este să cunoaştem aspectele pe care le administrăm, respectiv să ştim ce să cerem unei soluţii tehnice – restul (procurarea, implementarea, cum se lucrează cu soluţia aceea, cum o integrăm în celelalte problematici) va avea rezolvare în mod firesc.

Mircea Băduț este inginer, consultant CAD/IT