Integratorzy systemów muszą spełniać wymagania firm obowiązujące w zakładach, w których są instalowane systemy, jak również zapewnić pełną integralność techniczną projektów.
Mówiąc ogólnie, zadaniem integratorów systemów jest zadbanie o niezawodne, efektywne i ekonomiczne funkcjonowanie razem różnego rodzaju komponentów, systemów, podsystemów, procesów, zadań roboczych itd. Integratorzy mogą obsługiwać zarówno zakłady przemysłu przetwórczego, przedsiębiorstwa realizujące produkcję dyskretną, a także wszystkie inne zakłady, których profil produkcyjny mieści się gdzieś pośrodku. Jednak dążenie do tego, aby wszyscy zainteresowani integracją systemów byli zadowoleni z jej wyników, może okazać się nie lada wyzwaniem. Od czasu do czasu w różnych zakładach przemysłowych mogą się pojawić problemy, które powodują, że zrealizowanie integracji wydaje się wręcz niemożliwe. Dlatego, aby projekt integracji systemów został jednak skutecznie zrealizowany, należy przeanalizować wyzwania z nim związane oraz sposoby radzenia sobie z nimi.
Dobre rozpoczęcie zapewnia dobre zakończenie projektu
Jednym z wyzwań, z którym już na początku muszą zmierzyć się integratorzy systemów, jest zrozumienie problemów firmy zlecającej realizację projektu. Skuteczną realizację projektów integracji potwierdzają bowiem nie tylko solidnie działające systemy automatyki, ale również wprowadzone rozwiązania wspierające firmy w zakresie organizacji i zarządzania produkcją. Zbyt często rozmowy na temat projektów integracji systemów są przeprowadzane tylko z uwzględnieniem zagadnień czysto technicznych z inżynierami i technikami. Ten zawężony obraz firmy będącej klientem integratora systemów może doprowadzić do opracowania projektów, które wprawdzie zostaną skutecznie wdrożone, patrząc z technologicznego punktu widzenia, jednak w żaden sposób nie będą one spełniały swoich podstawowych celów. Zanim zapadnie decyzja o wyborze najlepszego rozwiązania technicznego, należy odpowiedzieć sobie na pytania: „Co, kto, kiedy, gdzie, dlaczego i jak?” (ang. what, who, when, where and why, Five Ws; zasada 5W).
Ponadto trzeba mieć świadomość, że jest wiele zagadnień i wymagań nietechnicznych, które muszą być uporządkowane we wczesnej fazie projektu, ponieważ mogą one wpłynąć na podejmowanie decyzji w sprawach technicznych. Większość projektów prawdopodobnie będzie wymagała:
→ dostępu do różnych materiałów i zasobów systemowych,
→ nieskrępowanego dostępu do systemów produkcyjnych,
→ uzasadnionego harmonogramu realizacji prac projektowych i wykonawczych,
→ odpowiedniego czasu na zatrzymanie produkcji w celu wykonania instalacji nowego systemu automatyki,
→ dostatecznej ilości czasu oraz dostępności personelu operacyjnego i utrzymania ruchu, w celu przeszkolenia pracowników z obsługi nowego systemu.
Z każdą z tych pozycji związane są pewne osoby, zasoby ludzkie, których interesy mogą być często sprzeczne i ze sobą, i z wymaganiami projektu. Poruszanie się wśród tych współzawodniczących ze sobą interesów może stanowić wyzwanie nawet dla najbardziej doświadczonej firmy zajmującej się integracją systemów.
Najlepsze podejście do projektu integracji rozpoczyna się od efektywnej komunikacji i planowania. Kiedy klient znajdzie już firmę rozumiejącą jego potrzeby biznesowe, powinien zakomunikować wszystkim zainteresowanym swoje wymagania. Na przykład dla dyrektora fabryki może nie być oczywiste, że integrator wymaga dostaw mediów podczas instalowania systemu – nawet gdy produkcja w zakładzie jest wstrzymana. Integrator musi przedstawić osobom zainteresowanym wszystkie zasoby, których potrzebuje do zrealizowania projektu, jednocześnie odnotowując wszelkie problemy, jakie może napotkać podczas realizowania tych potrzeb.
Dużym wyzwaniem dla wszystkich zainteresowanych stron jest to, że czynności związane z integracją systemów w fazie instalowania często powodują zakłócenia w operacjach realizowanych w zakładzie. Sprawą zasadniczą jest zatem, aby odpowiednio wcześnie opracować plan działania. Z punktu widzenia integratora systemów wykonywanie wszystkich działań związanych z instalowaniem nowego systemu w jednym ciągłym okresie („okienku czasowym”), podczas wstrzymania operacji realizowanych w zakładzie, zwykle wymaga najkrótszego czasu kalendarzowego i może być zrealizowane po najniższych kosztach. Takie podejście jest często najbardziej zakłócające dla takich operacji, szczególnie dla produkcji.
Dążenie do tego, aby wszyscy zainteresowani przystali na takie same warunki, ustalenia może wymagać przeprowadzenia kreatywnych negocjacji. W grę może wchodzić podział prac instalacyjnych na etapy, realizacja tych prac bez przerwy – całą dobę, szkolenia pracowników na wielu zmianach roboczych, realizacja operacji w zakładzie równolegle między starymi i nowymi systemami, zaawansowane gromadzenie stanów magazynowych produktów gotowych, a nawet zlecanie produkcji na zewnątrz. Przy wykonaniu pewnego wysiłku możliwe jest osiągnięcie prawidłowej równowagi pomiędzy wynikającymi z przestojów stratami w produkcji, oszczędnościami instalacyjnymi, zasobami, dostępem do mediów i personelu i zagrożeniami dla prowadzenia firmy. Mając już plan, powinniśmy utrzymywać zaangażowanie wszystkich osób zainteresowanych w ciągu całego procesu integracji systemów – jest to najlepsza droga do szczęśliwego zakończenia.
Zarządzanie ryzykiem
Po uporządkowaniu logistyki projektu integrator może rozpocząć projektowanie nowego systemu automatyki pod względem fizycznym i funkcjonalnym. Jednak istnieją ryzyka, którymi należy zarządzać w ciągu całego procesu tworzenia i całego cyklu eksploatacji (cyklu życia) projektu. Często na barki integratora spadają obowiązki związane z pomocą w zarządzaniu tymi ryzykami – czasami trwa to dłuższy czas po zakończeniu realizacji projektu. Ważnymi tematami do przeanalizowania są tu: cyberbezpieczeństwo, systemy sterowania, oprogramowanie i testowanie.
Zagrożenia dla cyberbezpieczeństwa. Zarządzanie ryzykiem w kwestii cyberbezpieczeństwa staje się obecnie coraz częściej wyzwaniem dla integratorów systemów. Jest to spowodowane częściowo dostępnością i obecnością inteligentnych urządzeń na hali fabrycznej oraz dążeniem do wykorzystania oraz zintegrowania informacji, które są przez nie dostarczane w różnych systemach i platformach. Jest to duży i coraz większy problem, mający wiele warstw i niuansów. Sterowniki PLC, interfejsy operatorskie HMI, serwery, stacje robocze, sieci i aplikacje mają swoje słabe punkty i są podatne na cyberataki. Zrównoważenie zalet dostępu do informacji oraz integracji informacji z zagrożeniami dla cyberbezpieczeństwa staje się obecnie coraz bardziej złożone. Zrozumienie tych zagrożeń, zdefiniowanie stref bezpieczeństwa, zidentyfikowanie danych, które przepływają pomiędzy tymi strefami, a także zidentyfikowanie fizycznych i logicznych punktów wejścia dla każdej strefy to zasadnicze aspekty opracowania solidnej strategii zapewnienia cyberbezpieczeństwa.
Działanie urządzeń sterujących. Bezpieczne i efektywne działanie urządzeń sterujących w ciągu całego okresu eksploatacji systemu automatyki to kolejne ryzyko, którym należy zarządzać. Urządzenia te muszą zostać zweryfikowane, aby zapewnić ich zgodność z wymaganiami dotyczącymi zamierzonego użytkowania, typów sygnałów wejściowych/wyjściowych, zasilania, standardów korporacyjnych itd. Trzeba również przeanalizować miejsce fizycznego zainstalowania sprzętu. Istnieje duża różnica pomiędzy urządzeniami o konstrukcji odpornej na zapylenie a urządzeniami o konstrukcji odpornej na wodę laną strugą pod ciśnieniem 80 barów oraz unoszące się w powietrzu substancje żrące. Przy transporcie urządzeń sterujących od producenta do klienta nadmierne wibracje mogą uszkodzić delikatne komponenty elektroniczne. Skutki tego mogą nie być widoczne od razu. Przewożenie ciężarówką z zawieszeniem pneumatycznym (Air-Ride) lub przy użyciu innych metod redukujących wstrząsy może pomóc w ograniczeniu zagrożenia dla sprzętu podczas transportu.
Oprogramowanie. Systemy zwykle zawierają różnego typu oprogramowanie. Jednym z nich jest tzw. oprogramowanie z półki, komercyjne (COTS – commercial off-the shelf), które obejmuje systemy operacyjne, oprogramowanie zabezpieczające (security software), platformy do wizualizacji, platformy baz danych i inne. Istnieje wyjątkowe ryzyko związane ze sposobem wzajemnego oddziaływania różnych produktów oprogramowania kategorii COTS w miarę upływu czasu. Na przykład rutynowa aktualizacja oprogramowania service pack, dokonywana przez informatyków zakładowych w systemie operacyjnym COTS stacji roboczej, może sprawić, że oprogramowanie COTS interfejsu użytkownika przestanie działać. Integratorzy systemów często muszą rozwiązywać tego typu problemy. Ich pomoc może być nieoceniona w trakcie zarządzania tymi działaniami w ciągu całego czasu eksploatacji nowego systemu.
Oprogramowanie dostosowane do użytkownika. Jednym z największych wyzwań dla każdego projektu integracji systemów jest oprogramowanie dostosowane do użytkownika. Może ono obejmować oprogramowanie sterowników pracujących na hali fabrycznej, graficzne interfejsy użytkownika, skrypty użytkownika, zarządzanie bazami danych i znacznie więcej innych kategorii. Zadbanie o to, żeby oprogramowanie spełniało potrzeby wszystkich zainteresowanych osób, jest jednym z największych ryzyk, którymi należy sprawnie zarządzać w fazie instalacyjnej, ale również i całej eksploatacji. Solidna specyfikacja funkcjonalna, dokładnie sprawdzona przez wszystkich zainteresowanych, jest tu najlepszym podejściem. Opisuje ona szczegółowo wszystkie zautomatyzowane operacje, w tym:
→ blokady, sekwencjonowanie i aktywacje urządzeń,
→ sposoby wzajemnego oddziaływania ludzi i systemu,
→ definicje interfejsów HMI, kwestie związane z cyberbezpieczeństwem, obejściami zabezpieczeń, alarmami, konfiguracją i nawigacją,
→ rodzaj zbieranych danych, sposób ich kwerendowania i prezentowania,
→ wszelkie informacje wymieniane z innymi systemami.
Dobrze napisana specyfikacja funkcjonalna będzie służyć jako baza zarówno do weryfikacji przebiegu procesów opracowywania zindywidualizowanego oprogramowania, jak i zapewnienia prawidłowej pracy systemu w czasie.
Testowanie i uruchomienie. Zapewnienie, że sprzęt, oprogramowanie i systemy zostały prawidłowo zainstalowane i przetestowane, to również spore wyzwanie. Plan wykonania instalacji na miejscu, oparty na tej specyfikacji funkcjonalnej i dokumentacji projektu elektrycznego, jest potrzebny do dokumentowania przeprowadzania testów urządzeń i funkcji. Jest to bardzo ważne w przypadku projektów integracji systemów na dużą skalę, obejmujących setki lub tysiące urządzeń i operacji. Przy realizacji dużych projektów nie jest wcale rzadkością, że pewne mniejsze obszary w zakładzie nie są początkowo przetestowane podczas instalowania. Może to być spowodowane brakiem odpowiedniego sprzętu, mediów, surowców lub innych pozycji niezbędnych do przetestowania działania. Sprawą zasadniczą jest rejestrowanie tych obszarów i zaangażowanie integratora systemów przed włączeniem tych obszarów do produkcji w fabryce.
Wyzwania związane z centralizacją lub decentralizacją systemu
Kluczowym wyzwaniem dla projektu integracji systemów jest stopień centralizacji lub decentralizacji systemu, zarówno sterowania, jak i modułów wejść/wyjść (I/O). Jest to problem bardziej skomplikowany, niż wydaje się na pierwszy rzut oka, w związku z czym często bywa przeoczony. Generalną zasadą jest, że grupy urządzeń, które działają wystarczająco niezależnie, jak najbardziej nadają się do rozproszonego systemu sterowania (DCS). Natomiast grupy urządzeń ściśle ze sobą powiązane pracują najlepiej w scentralizowanych układach sterowania. Stopień scentralizowania systemu obsługi sygnałów wejść/wyjść jest oparty na fizycznym rozmieszczeniu sprzętu. Tak wyglądają reguły. A teraz zastanówmy się nad tym, czy i kiedy można, a nawet należy je złamać.
Jeśli instalowanie odbywa się etapami, to sprawa staje się nieco bardziej skomplikowana. W przypadku systemów obsługi sygnałów wejść/wyjść fizyczna lokalizacja urządzeń technologicznych nie jest jedynym czynnikiem decydującym. W tym przypadku należy ponadto przeanalizować sposób stopniowego uruchamiania urządzeń. Jeśli instalowanie odbywa się w wielu etapach, to sensowne może być podzielenie instalowania systemu modułowego wejść/wyjść na każdy z tych etapów. Chodzi tu o to, w jaki sposób sprzęt zainstalowany na nowym etapie może wpłynąć na działanie sprzętu zainstalowanego na etapie poprzednim. Podział instalowania układów wejść/wyjść będzie najmniej przeszkadzać istniejącym urządzeniom. Z punktu widzenia sterowania instalacja etapami obszarów o wysokim stopniu wzajemnego powiązania generalnie nie stwarza potrzeby zastosowania systemu DCS. Instalacja etapami obszarów niezależnych procesów przemawia na korzyść systemu DCS, natomiast rzadko na korzyść schematu scentralizowanego.
Bardziej interesująca sytuacja ma miejsce, gdy urządzenia obsługujące z natury swej scentralizowany proces są instalowane etapami, i oczekuje się, że będą one pracować w jakiś prowizoryczny sposób, z ręcznym sterowaniem. Po zainstalowaniu docelowej automatyki sterującej można włączyć te urządzenia do scentralizowanego systemu sterowania lub pozostawić rozproszone z własnym sterowaniem. System scentralizowany będzie miał mniej punktów awarii i prostszą strukturę, gdy zostanie już zainstalowany i będzie działał, jednak system DCS prawdopodobnie może zostać zainstalowany znacznie szybciej.
W scentralizowanym systemie sterowania konieczne jest dokładne ponowne przetestowanie działania każdego urządzenia, aby zapewnić bezpieczną pracę zarówno istniejącego, jak i nowego sprzętu. Natomiast w systemie rozproszonym wiele z tych testów może być wykonanych z góry, bez zagrożenia dla produkcji. Takie podejście może znacznie skrócić ogólny czas instalacji i powinno być rozważone, jeśli firma ma niewiele czasu na zainstalowanie nowego systemu.
Dodatkowo koszty są zawsze bardzo ważnym czynnikiem i integracja systemów nie jest tu żadnym wyjątkiem. W każdym z podejść do integracji trzeba borykać się z kosztami sprzętu, instalacji i uruchomienia. Scentralizowane systemy obsługi sygnałów wejść/wyjść mają tendencję do generowania mniejszych kosztów komponentów wejść/wyjść z powodu czynników korzyści skali. Natomiast układy rozproszone wiążą się z koniecznością zakupu większej liczby komponentów sprzętowych. Koszty instalacyjne dla tradycyjnych, połączonych przewodowo platform wejść/wyjść wymagają poprowadzenia oddzielnych przewodów i kabli pomiędzy każdym urządzeniem obiektowym i związanym z nim modułem wejść/wyjść. Platformy sieci rozproszonych systemów sterowania mogą umożliwić poprowadzenie przewodów i kabli od urządzenia do urządzenia, bez potrzeby wykonywania połączeń z powrotem do systemu wejść/wyjść. Trzeba będzie zapłacić więcej za sprzęt i oprzewodowanie systemu wejść/wyjść, jednak koszty ogólne powinny być znacznie niższe.
Jak już wspomniano, ze względu na mniejszą liczbę sterowników scentralizowane systemy sterowania mają tendencję do generowania niższych kosztów sprzętu w porównaniu z systemami rozproszonymi. Koszty uruchomienia systemu dla obydwu układów sterowania są bardziej skomplikowane do obliczenia. Znaczący wpływ na nie oraz na wymagania dotyczące działania nowego systemu może mieć podział prac instalacyjnych na etapy. Ważne jest, aby na początku określić wielkość tego wpływu, ponieważ mogą od tego w dużym stopniu zależeć ogólne koszty realizacji projektu.
Dwa działające równolegle systemy sterowania
Jak wspomniano wcześniej, podzielenie instalowania nowego systemu sterowania na etapy jest jednym z narzędzi wykorzystywanych zarówno do zminimalizowania czasu zatrzymania produkcji w fabryce, jak i przeanalizowania wyboru pomiędzy systemem scentralizowanym a rozproszonym. Jednak istnieją pewne problemy techniczne, którymi należy się zająć przy takim podziale. Utrzymywanie części istniejącego systemu wejść/wyjść w stanie nienaruszonym podczas instalowania etapami nowego systemu rodzi nowe wyzwania. Prawdopodobnie rozwiązanie to będzie wymagało ułożenia nowego okablowania dla nowego systemu oraz równoległej pracy starego i nowego systemu. Dla urządzeń połączonych elektrycznie w układzie szeregowym lub pierścieniowym i wykorzystujących wspólne źródło zasilania należy, jeśli w ogóle jest to możliwe, spróbować utrzymać całą pętlę nienaruszoną w jednym lub drugim systemie. To z pewnością będzie dużym ułatwieniem.
Tam, gdzie pojedyncze sygnały wejściowe przyrządów muszą być współdzielone przez oba systemy, istnieje kilka możliwych rozwiązań. Umożliwienie przepływu sygnałów w sieci pomiędzy starym a nowym systemem będzie najprostszym rozwiązaniem z punktu widzenia organizacji okablowania. W metodzie tej nie występuje żadna utrata wierności sygnału. Ceną kompromisu jest opóźnienie czasowe przesyłania sygnału pomiędzy systemami w porównaniu do bezpośredniego połączenia modułów wejść/wyjść. Ponadto występuje potencjalny duży koszt sprzętu, ponieważ to podejście wymaga zastosowania wyspecjalizowanych modułów komunikacyjnych. Dla pewnych parametrów kluczowych lub wysokich prędkości przesyłu danych metoda ta może być niewystarczająca. W takim przypadku trzeba będzie używać jednego z systemów do sterowania i pomiarów, a drugiego do wysyłania żądań aktywacji lub dezaktywacji urządzeń i/lub monitorowania tych wyników.
Dla urządzeń wyjściowych, które muszą być sterowane przez obydwa systemy, istnieje kilka opcji do rozważenia, w zależności od typu tych urządzeń. Jedną z popularnych opcji jest tu współpraca w sieci pomiędzy obydwoma systemami. Jeden system fizycznie steruje pracą urządzenia, a drugi żąda aktywacji lub dezaktywacji tego urządzenia. Jest to najbezpieczniejsza metoda działania i najłatwiejsza w rozwiązywaniu problemów, które mogą wystąpić podczas procesu przejścia ze starego systemu na nowy. Sprawdza się ona dobrze zarówno w przypadku urządzeń analogowych, jak i cyfrowych.
Jeśli praca w sieci nie jest dopuszczoną opcją, to można użyć pomocniczego przekaźnika separującego o podwójnych stykach, który umożliwi jednoczesne sterowa-
nie przez obydwa systemy urządzeniem o jednym wyjściu cyfrowym, jednak przy tym podejściu należy zachować ostrożność. Jeśli jeden z systemów zażąda dostępu do tego urządzenia, to bezwarunkowo dokona jego aktywacji, chyba że w inny sposób zostanie ona zablokowana. Jeśli zaprojektowanie i podłączenie przewodowe zostało wykonane prawidłowo, to po zakończeniu przejścia ze starego systemu na nowy cewka przekaźnika może zostać usunięta (jako potencjalny punkt awarii), zaś podstawa przekaźnika po prostu zostanie na miejscu, służąc jako złączka pomiędzy modułem wejść/wyjść a urządzeniem obiektowym w nowym systemie.
Urządzenia z wyjściem analogowym są bardziej problematyczne i nie tak łatwo przystosowane do opisanej wcześniej metody z powodu możliwości utraty wierności sygnału. Jeśli musimy po prostu sterować urządzeniem analogowym za pomocą dwóch systemów sterowania, a te systemy nie mogą być podłączone do sieci, to w przypadku gdy wszystko inne zawiedzie, należy umieścić układ sterowania (i związany z nim układ pomiarowy – jeśli to konieczne) w jednym systemie oraz podłączyć przewodowo sygnał odniesienia lub wyjściowy (oraz wszystkie związane z nimi sygnały sterujące) do obydwu systemów. Inżynierowie „ze starej szkoły” z pewnością wykonaliby to za pomocą modułowych liczników BCD na obu końcach, chociaż możliwe są także inne sposoby.
Dla urządzeń cyfrowych zasilanych sprężonym powietrzem można wykorzystać przełączanie pneumatyczne, chociaż jest to opcja mniej rozpowszechniona. Praca równoległa obydwu systemów jest powszechnie stosowaną i opłacalną opcją instalacji, ale nie jest pozbawiona wad.
Wykonywanie prawidłowych połączeń sieciowych
Ponieważ urządzenia na hali fabrycznej stają się coraz bardziej inteligentne, zaś koszty zarówno przepustowości sieci, jak i przechowywania danych nadal gwałtownie spadają, wymiana informacji na hali fabrycznej i w całym przedsiębiorstwie staje się zasadniczą częścią większości projektów integracji systemów. Sieci przemysłowe na hali fabrycznej mają specjalne wymagania, które normalnie nie występują w tradycyjnych środowiskach informatycznych w korporacjach. Zaprojektowanie i zainstalowanie stabilnych sieci przemysłowych, które działają niezawodnie w ciągu całego okresu eksploatacji systemu automatyki, stwarzają unikatowe wyzwania dla firm zajmujących się integracją systemów.
W odróżnieniu od środowiska biurowego czy domowego, aplikacje przemysłowe często działają w miejscach występowania zaburzeń elektrycznych. Poza wysokim poziomem zaburzeń elektromagnetycznych (EMI) w środowiskach tych występują duże zmiany temperatur, zapylenie, wilgotność oraz inne czynniki, które normalnie nie są spotykane w biurze czy domu.
Pierwszym krokiem w zaprojektowaniu stabilnej sieci przemysłowej jest wybór kabli. Jaki wybór będzie najwłaściwszy? Norma ANSI/TIA-1005: „Infrastruktura telekomunikacyjna dla obiektów przemysłowych” („Telecommunications Infrastructure Standard for Industrial Premises”) podaje, że dla tzw. hostów lub urządzeń pracujących w trudnych warunkach przemysłowych należy stosować kable sieciowe kategorii 6 lub wyższej. Kabel kategorii 6 dobrze nadaje się do przesyłu danych z prędkością do 1 GB/s na odległość 100 m, natomiast kategorii 6e z prędkością do 10 GB/s na taką samą odległość.
Ekranowany kabel sieciowy do Ethernetu może działać lepiej w środowiskach o wysokim poziomie zaburzeń EMI, jeśli zostanie ułożony poza korytkiem kablowym. Przy stosowaniu kabli ekranowanych kluczowe jest ich prawidłowe uziemienie. Sprawą zasadniczą jest użycie pojedynczej masy odniesienia. Podłączenie ekranu kabla do uziemienia w wielu miejscach może spowodować zjawisko określane jako pętla masy, polegające na tym, że pomiędzy punktami uziemienia powstaje różnica potencjałów, która może wprowadzić zaburzenia do kabla. Ekranowane wtyki RJ45 należy stosować tylko na jednym końcu kabla. Z drugiej strony należy stosować zwykłe wtyki RJ45, aby wyeliminować możliwość powstawania pętli masy.
Jeśli w zakładzie kabel ethernetowy musi krzyżować się z kablami energetycznymi, to zawsze powinno być to wykonane pod kątem prostym. Kable ethernetowe i zasilające muszą być odseparowane na odległość co najmniej 8–12 cali (20,3–30,5 cm), przy czym większe odległości należy zachować przy wyższych napięciach i dłuższych trasach kablowych. Jeśli kabel ethernetowy jest poprowadzony w metalowym korytku lub rurze osłonowej, to każda sekcja tego korytka czy rury musi być pewnie połączona z sąsiednimi sekcjami, aby zapewnić ciągłość elektryczną na całej trasie kablowej.
Ogólnie kable ethernetowe powinny być układane z daleka od sprzętu generującego zaburzenia EMI, takiego jak silniki elektryczne, urządzenia sterujące silnikami oraz od przewodów i kabli obwodów oświetlenia i zasilania urządzeń. W szafach sterowniczych kable ethernetowe należy odsunąć od kabli zasilających na odległość co najmniej 2 cali (5,1 cm). Prowadząc te kable w szafie, z dala od źródeł zaburzeń EMI, należy przestrzegać zalecanych promieni gięcia podawanych przez producentów kabli.
Z perspektywy architektury sieciowej w środowisku takim nigdy nie należy stosować koncentratorów. Jeśli sieć obejmuje ruch multicast, to koniecznie należy stosować zarządzalny przełącznik sieciowy. Ruch multicast zwykle związany jest z inteligentnymi urządzeniami podłączonymi do sieci technologicznych na hali fabrycznej, wykonanymi w technologii zorientowanej na łączność oraz na producenta/konsumenta (connection-oriented producer/consumer-based technology). Protokół EtherNet/IP (przemysłowy protokół ethernetowy), zarządzany przez ODVA (światowe stowarzyszenie wiodących producentów automatyki), jest protokołem komunikacyjnym warstwy aplikacji, który wykorzystuje tę technologię. Poza obsługą ruchu multicast ta klasa przełączników sieciowych zwykle dostarcza logi błędów i ustawienia dupleksowania, steruje prędkościami poszczególnych portów oraz umożliwia tworzenie mirrorów portów. Ta funkcjonalność pomaga w optymalizacji i utrzymaniu sieci przemysłowej w ciągu jej długookresowej eksploatacji.
Jeżeli sieć w zakładzie jest bardzo mała i nie występuje w niej ruch multicast, to można rozważyć zastosowanie niezarządzalnych przełączników sieciowych. Są one tańsze od zarządzalnych, ponieważ nie mają większości ich podstawowych funkcji i cech. Jako ogólną praktykę dla sieci o więcej niż kilku węzłach należy przyjąć, że jeśli koszty nie są podstawowym czynnikiem, to należy zastosować przełączniki zarządzalne. Na pewno się to opłaci.
Trendy w integracji systemów w przyszłości
Integratorzy systemów muszą stawiać czoła wielu wyzwaniom przy obsłudze swoich klientów, obejmującej najlepsze praktyki zarządzania projektem, negocjacje z osobami zainteresowanymi w firmach klientów, a także zapewnić, że oczekiwania tych osób są zgodne z celami biznesowymi. Należy wspomnieć też o zminimalizowaniu ryzyka, co stanowi największe wyzwanie dla integratora systemów, szczególnie na frontach technologicznych. Integratorzy systemów muszą postępować według podstawowych zasad projektowania i sprostać wielu wyzwaniom podczas wdrażania tych zasad w życie. Na koniec, wraz z „eksplozją informacji” na hali fabrycznej, integratorzy systemów muszą stawić czoła wyzwaniom związanym z zainstalowaniem infrastruktury sieci przemysłowej, aby najlepiej wykorzystać to, co oferują nowe technologie.
Podczas realizowania projektów integracji systemów należy liczyć się z tym, że zawsze będą się pojawiać pewne problemy, które trzeba będzie na bieżąco rozwiązywać. Z związku z tym, że technologia cały czas ewoluuje, zmieniać się będą również wyzwania stojące przed integratorami. Niezależnie od tego, jedna rzecz pozostaje niezmienna – konieczność radzenia sobie z problemami. Przedstawione w niniejszej publikacji najlepsze praktyki powinny i mogą okazać się dużą pomocą, służąc dobrze obecnie i w przyszłości.
David McCarthy jest prezesem i dyrektorem generalnym amerykańskiej firmy TriCore Inc. zajmującej się integracją systemów; posiada ponad 30-letnie doświadczenie w automatyce, jest także informatykiem w Instytucie Technologii w Rochester.
