Viac dát, viac účastníkov, väčšia šírka pásma. Dnešné stroje a systémy, ktoré čoraz viac využívajú PROFINET a priemyselný ethernet kladú vysoké požiadavky na prepínače v sieti. Je ich technológia navrhnutá tak, aby užívateľom zabezpečili stabilnú a dlhotrvajúcu funkčnosť? Zamysleli ste sa niekedy nad tým, prečo prepínače v oblasti OT často pochádzajú od rovnakej spoločnosti ako aplikácia (PLC)?

Vo výrobných priemyselných prevádzkach je to dodávateľ OT aplikácie, ktorý často určuje, aký typ prepínača sa má použiť. Napríklad, ak aplikácia používa riadiaci systém Siemens, často sú použité aj prepínače Siemens. Čo sa stane, keď sa do tejto aplikácie pridá spracovanie obrazu? Pýta sa niekto, či dodávateľ OT aplikácie nasadzuje vo svojej sieti  výkonovo vyhovujúce prepínače? V IT sektore je táto téma dlhodobo diskutovaná. Tu sa napríklad používa množstvo aplikácií Microsoftu bez jediného prepínača značky Microsoft. Na druhej strane sa v praxi využíva veľké množstvo prepínačov CISCO bez toho, že by sa používala nejaká aplikácia CISCO. Takže sieťoví experti a aplikační experti „nesedia pod jednou strechou“, a teda nie je potrebné, aby intenzívne spolupracovali. Prečo?

Prepínače navrhnuté pre jednu aplikáciu sú preťažené
Tento kontroverzný stav vyvolával doteraz len malé obavy, pretože siete boli postavené homogénne len pre jednu aplikáciu. Výsledkom bolo, že pri návrhu siete  neboli posudzované vlastnosti navrhovaných prepínačov ako sú priorizácia, šírka pásma, princípy radenia (queueing)  a pod.

Medzičasom však vzniká čoraz viac heterogénnych sietí, ktoré sú využívané viacerými aplikáciami. Dôsledkom tohto vývoja je, že tvorcovia aplikácií už nedokážu ovplyvniť výrobu prepínačov tak, aby boli vhodné pre všetky aplikácie. Prepínače určené výhradne na prevádzku jedinej aplikácie sú tak preťažené a čoraz častejšie sa v OT sieťach vyskytujú sporadické a nereprodukovateľné výpadky.

Ak by tvorcovia aplikácií mohli ovplyvniť vlastnosti prepínača, ktorý by bol vhodný pre všetky aplikácie, navrhli by si, samozrejme, predimenzovaný výkon pre vlastnú aplikáciu na úkor iných. To sa však pre stabilne fungujúci systém nedá tolerovať.

Problém by mohol vyriešiť tzv. sprostredkovateľ sieťových zdrojov . Vyvinuli by sa mechanizmy, ktoré vyvážene rozdelia výkon sieťových prvkov. Je čoraz jasnejšie, že poskytovatelia aplikácií by nemali vyvíjať prepínače, pretože nerobia spravodlivé rozhodnutia v boji o obmedzené sieťové zdroje.

Prispôsobte sieť aplikácii
Doménový prístup PI (PROFIBUS and PROFINET International)  sa v rámci TSN  (Time Sensitive Networking) tiež pokúša zosúladiť požiadavky mnohých aplikácií s dostupnými zdrojmi. Aplikácie v sieti hlásia svoje potreby na centrálne miesto a tie sú im priradené.

Myšlienka znie dobre, no nevyhýba sa problémom jednostranného preferenčného prideľovania sieťových zdrojov, pretože centrálne rozdeľovanie nevykonáva nezávislá tretia strana, ale aplikácia PROFINET. Odporúčam projektantom heterogénnych sietí, aby najprv naprojektovali požadované aplikácie a potom navrhli vhodnú sieť vrátane prepínačov. Hoci výrobcovia inštalujú do prepínačov stále vyššie výkonové parametre, ako je napr. šírka pásma, prejavuje sa to vo vyššej cene prepínačov a navyše aj tu existujú fyzikálne limity.

S pomocou neutrálneho sprostredkovateľa výkonu zdrojov siete, ktorý je nezávislý od aplikácií, dostanú všetky aplikácie využívajúce sieť dostatočné zdroje a bude zaručený ich spoľahlivý chod. V neposlednom rade to má aj pozitívny efekt na výšku nákladov.

O autorovi:
René Heidl a Karl-Heinz Richter založili firmu Indu-Sol GmbH v roku 2002. Odvtedy vyvíjajú riešenia, ktoré zohľadňujú rastúce požiadavky na výkon priemyselných zberníc a sietí. Spoločnosť sa za 20 rokov svojej existencie rozrástla na viac ako 150 zamestnancov s ročným obratom 13 miliónov eur.

Citát: "Poskytovatelia aplikácií už nemôžu vyvíjať prepínače, pretože sa nerozhodnú spravodlivo."

Obrázok: René Heidl, Director of Technology & Development vo firme Indu-Sol GmbH (zdroj: Indu-Sol)