Koncepcja budowy sieci teletransmisyjnych Ethernet w podstacjach energetycznych... W dobie innowacyjnych technologii i nieustannie rosnącego zapotrzebowania na szybką, niezawodną transmisję danych nowoczesne modele komunikacji wymagają perspektywicznie zorientowanych koncepcji sieciowych. Współczesne tendencje wskazują na światłowód, jako na medium będące podstawą teletransmisyjnej sieci przyszłości oraz na Ethernet, jako na powszechnie stosowany standard w sieciach przemysłowych. Sieci Ethernet zdominowały obecnie rynek rozwiązań przemysłowych i wypierają szeroko stosowane do tej pory rozwiązania. Jest to standard, który od lat doskonale sprawdza się w sieciach biurowych. Oczywiście urządzenia przemysłowe muszą spełniać pewne dodatkowe wymogi związane z pracą w trudnych warunkach, niezawodnością transmisji, odpornością na uszkodzenia, automatyczną konfiguracją połączeń nadmiarowych, a także prostotą instalacji, lecz w dalszym ciągu bazują one na standardzie doskonale znanym od wielu lat standardzie Ethernet. Rozwiązania Ethernet są stosowane obecnie w różnych branżach: górnictwo, przemysł chemiczny, transport, kolej, przemysł spożywczy, wojsko, a także w sektorze energetycznym. Opis koncepcji sieci Ethernet w podstacjach energetycznych Dzięki zastosowaniu światłowodu, jako podstawowego medium transmisyjnego możliwa jest transmisja danych na znacznie większe odległości w porównaniu do zwykłego okablowania miedzianego. Pozwala to na łatwe połączenia pomiędzy podstacjami energetycznymi. Zastosowanie sieci światłowodowych w obrębie podstacji energetycznej eliminuje problemy związane z wysokim poziomem zakłóceń elektromagnetycznych, który panuje w obrębie podstacji. Istniejące obecnie urządzenia systemów sterowania, kontroli i telemechaniki umożliwają łagodną i łatwą migrację do sieci Ethernet. Zazwyczaj sygnały te charakteryzują się niewielkim zapotrzebowaniem na pasmo, więc przepustowość 1 Gbps jest w zupełności wystarczająca do realizacji połączeń w obrębie podstacji energetycznych. Zastosowanie przełączników wieloportowych umożliwia wykorzystanie tylko jednej pary włókien do transmisji danych dla wszystkich wymienionych systemów. Rozwiązania monitoringu obiektów, które stają się elementem niezbędnym w nowoczesnych podstacjach energetycznych, także działają w oparciu o protokół IP. 1 S t r o n a
Wszystkie powyższe cechy systemów teletransmisyjnych sektora energetycznego w połączeniu ze specjalną linią produktów dedykowanych dla energetyki uzasadniają słuszność stosowania koncepcji przemysłowego Ethernetu w tym obszarze. Rys. 1. Przykładowa aplikacja wykorzystująca przełączniki Ethernet działające w pierścieniu. Szczególne wymagania dla sieci Ethernet w podstacjach energetycznych: Wysoki poziom zakłóceń elektromagnetycznych; Duże odległości pomiędzy lokalizacjami; Szeroki zakres temperaturowy pracy; Integracja różnych usług; Redundancja, wydajność, niezawodność; Niskie koszty oraz łatwa modernizacja; Nowoczesne rozwiązanie; Zaawansowane zarządzanie; 2 S t r o n a
Wymagane standardy: IEC 61850: standard dla komunikacji w środowiskach podstacji energetycznych; IEC 61850-3: określa stopień odporności na zakłócenia środowiskowe i elektromagnetyczne dla sieci oraz systemów energetycznych; IEEE 1613: zawiera wymagania odnośnie środowiska pracy i testów dla urządzeń; Urządzenia Rys 2. Przełącznik przemysłowy. Przełączniki MICROSENS, zostały zbudowane specjalnie pod kątem ich zastosowania w teletransmisyjnych sieciach podstacji eneregtycznych, a co za tym idzie spełniają wymogi stawiane przed tymi, bardzo wymagającymi aplikacjami. 3 S t r o n a
Przełączniki MICROSENS są technologicznie zaawansowanymi urządzeniami warstwy drugiej z zaimplementowanymi mechanizmami nadawania priorytetów (w warstwie pierwszej, drugiej i trzeciej) oraz mechanizmem Voice VLAN ID dla aplikacji VoIP. Urządzenia obsługują sieci VLAN zgodnie z IEEE 802.1Q (istnieje możliwość zdefiniowania do 64 podsieci VLAN) oraz IGMP Snooping dla strumieni multicast. Przełączniki wspierają również zasilanie urządzeń końcowych przez skrętkę PoE (Power over Ethernet) zgodnie z IEEE 802.3af. Wspierany jest także standard 802.1x przeznaczony do kontrolowania dostępu do sieci. Uniemożliwia on dostęp do sieci w sytuacji, gdy uwierzytelnienie za pośrednictwem serwera Radius nie powiedzie się. W celu umożliwienia uwierzytelniania urządzeń końcowych zaimplementowano mechanizm Radius MAC Authentication. Istnieje także metoda blokowania dostępu do sieci określonym adresom MAC (MAC locking). W tym przypadku adresy można przypisać ręcznie, jak również, określona liczba adresów może być wykryta automatycznie. Dodatkowo wspomnieć należy o funkcjonalnościach takich jak: Port Monitoring oraz MAC Table Monitoring. Komunikacja z urządzeniami odbywa się przez SNMP, WWW, Telnet lub Network Management Platform. Zaimplementowano wsparcie dla SYSLOG oraz SNMP traps dla efektywnego raportowania zdarzeń. Nadmiarowe struktury sieciowe realizowane mogą być z wykorzystaniem protokołów STP/RSTP. Dodatkowo istnieje możliwość przypisania instancji STP/RSTP do określonej podsieci VLAN. Dla komunikacji pomiędzy urządzeniami wdrożono obsługę CDP. Dodatkowo oferowane jest oprogramowanie umożliwiające administrowanie sieciami przemysłowymi w efektywny sposób. Jest to platforma zarządzająca NMP - Network Management Platform (również dostępna w wersji Server - NMPS), która zapewnia: konfigurację, zarządzanie oraz administrację urządzeniami przyjazny graficzny interfejs graficzny podgląd urządzeń graficzną wizualizację sieci (Network Topology Manager) możliwość grupowania urządzeń, a przez to łatwiejszą ich kontrolę natychmiastową informację o błędach, która może być wysyłana na maila administratora Przemysłowy przełącznik GBE MICROSENS: wysokowydajny mechanizm Ringu przeznaczony dla sieci odpornych na zakłócenia zgodność z: IEC 61850-3 2002, IEEE 1613:2003, IEC 60870-2-2:1 szeroki zakres temperaturowy -40 C do +75 C bardzo szybka rekonfiguracja 1x 10/100/1000Base-T 7x 10/100Base-TX 4 S t r o n a
3 uplinki SFP 24 VDC, redundancja opcjonalnie PoE IEEE802.3af (48 VDC) integracja z telefonią IP możliwość uwierzytelniania efektywny, scentralizowany system zarządzania Odporny na błędy mechanizm Ringu jak działa? Włączyć mechanizm Ringu na wszystkich urządzeniach Wybrać ten sam numer Ringu Zdefiniować wszystkie urządzenia jako Slave Wybrać urządzenie Master Fizycznie zamknąć pierścień Rys 3. Mechanizm Ringu. 5 S t r o n a