Rozwój zaawansowanych systemów automatyki z duża ilością przesyłanych danych procesowych i konieczność zapewnienia efektywnej, łatwej wymiany danych pomiędzy urządzeniami jest powodem upowszechnienia sieci Ethernet w przemyśle. W zdecydowanej większości aplikacji używa się urządzeń zapewniających komunikację z wykorzystaniem kabli miedzianych. Skrętka miedziana UTP klasy 6a ma wiele zalet takich jak łatwość łączenia, niewysokie koszty i stosunkowo duża przepustowość. Dużą zaletą jest również możliwość zasilania oddalonych urządzeń takich jak: kamery, punkty dostępowe WiFi jednym kablem z wykorzystaniem standardu POE.
W szkielecie sieci LAN rozwiązania bazują na różnych mediach (światłowód i miedź), wśród których wyróżnia się:
10GBase-T - systemy miedziane, umożliwiające transmisję o przepływności 10 Gb/s na dystansie do 100 m kablem nieekranowanym UTP kat. 6a lub 7. Zastosowanie kabla UTP zwykłej kat. 6 skraca ten zasięg do 55 m;
10GBase-SR - systemy transportu optycznego poprzez światłowody wielomodowe o zasięgu do 82 m (przy fali 850 nm). Zasięg do 300 m uzyskuje się na włóknach wielomodowych klasy 2000 MHz/km;
10GBase-LX4 - transport optyczny ze zwielokrotnieniem falowym DWDM na dystansie 240-300 m za pomocą włókien wielomodowych (okno 1310 nm) lub do 10 km z zastosowaniem włókien jednomodowych;
10GBase-LR - przekaz ethernetowy za pośrednictwem włókien jednomodowych na odległość do 10 km;
10GBase-ER - przekaz ethernetowy poprzez włókna jednomodowe na odległość do 40 km;
10GBase-SW, 10GBase-LW i 10GBase-EW - rozwiązania będące odpowiednikami 10GBase-SR,
10GBase-LR i 10GBASE-ER lecz używające transmisji synchronicznej na tych samych typach światłowodów i w podobnym zasięgu
Pomimo wielu zalet w niektórych aplikacjach połączenie z wykorzystaniem skrętki UTP nie jest optymalne. Ze względu na rezystancję i pojemności pasożytnicze odległość połączeń jest ograniczona do ok. 100 metrów. Teoretycznie można stosować wzmacniacze sygnału rozmieszczone co ok. 100m ale jest to rozwiązania kosztowne i niezbyt wygodne. Jednocześnie wraz ze zwiększaniem długości kabli rośnie ryzyko zakłóceń przez pola elektromagnetyczne generowane przez urządzenia o dużym poborze mocy. W takim przypadku warto rozważyć zastosowanie łącza światłowodowego, które charakteryzuje się szerszym pasmem przenoszenia, większymi odległościami transmisji i odpornością na zakłócenia EMI. Przy odległościach na poziomie od 300m do nawet kilkudziesięciu kilometrów światłowody są dobrą alternatywą w aplikacjach przemysłowych gdzie potrzebujemy monitorować obiekt wyniesiony na znaczną odległość – pompownie, zbiorniki wody, ogniwa solarne itp. W aplikacjach tego typu często stosowane są przełączniki z portem światłowodowym ale w przypadku modernizacji czy rozbudowy istniejącej infrastruktury można rozważyć konwerterów mediów. Przy doborze konwertera należy zwrócić uwagę na kilka parametrów takich jak:
- Szybkość transmisji danych. Typowy sterownik PLC będzie wymagał niezbyt dużej szybkość transmisji danych dochodzącej do 100Mb ale już na przykład kamery IP o rozdzielczości 4K generują duże ilości danych i niezbędne jest duża szybkość przesyłu danych - 1Gb
- Odległość transmisji determinuje typ światłowodu: jedno-modowy czy wielomodowy jak również długość fali. Nadajniki pracujące z większą długością fal zapewniają komunikację na dłuższy dystans. Na przykład, nadajnik-odbiornik dla fali o długości 850nm zapewni maksymalną transmisję na odległość do 550 metrów, zaś przy długości fali 1310nm dystans sięga 40km.
- Zużycie energii - typowy konwerter mediów o szybkości do 1Gbs zwykle pobiera z zasilania 3-5 watów.
- Czy urządzenia przyłączone do sieci wymagają zasilania. Jeżeli tak należy rozważyć zastosowanie technologii PoE.
Antaira Technologies ma w swojej ofercie szereg zarządzalnych i niezarządzalnych konwerterów mediów charakteryzujących się następującymi parametrami:
- kompaktowe, łatwe do montażu w istniejących szafach rozdzielczych obudowy
- nadajniki 10/100Tx do 100Fx z opcjami w połączeniu SC / ST i światłowodem wielomodowym lub jednomodowym
- opcjonalne pasywne źródło zasilania POE zgodne z normą IEEE 802.3af
- gniazdo 10/100 / 1000Tx / 1000SX / LX SFP dla światłowodu gigabitowego
- wbudowane funkcje LLF (Link Loss Forwarding) i LFP (Link Fault Pass-Through)
- certyfikaty bezpieczeństwa CE, FCC i UL Class 1 Division 2
- szeroki zakres temperatur pracy od -40 do 80° C.
W tym miejscu warto zwrócić uwagę na specyfikę działania konwerterów i zaawansowane funkcje pozwalające na autodiagnostykę i stabilną pracę. Zaawansowane konwertery Antaira Technologies zostały wyposażone w funkcje LFP (Link Fault Pass-through/ błąd przejścia) i FEF (Far End Fault/ dalekiego końca). Zastanówmy się, co stanie się, gdy kabel miedziany łączący przełącznik po lewej stronie z konwerterem światłowodowym zostanie niespodziewanie odłączony. Popatrzmy na rys1. W takiej sytuacji switch po prawej stronie nie będzie miał informacji o przerwie w transmisji i sieć będzie pracować bez zgłoszenia błędu, zakładając, że połączenie jest nadal możliwe. W celu wykrycia tego typu usterki konieczna jest funkcja LFP. Drugą ważną funkcją jest FEF (Far End Fault/ dalekiego końca).
 Rysunek 1 Znowu zastanówmy się, co się stanie, jeśli tym razem kabel światłowodowy łączący konwertery mediów zostanie niespodziewanie rozłączony – rysunek 2. W takim przypadku transmisja danych nie będzie możliwa poprzez światłowód. Przełącznik po lewej stronie nie będzie w stanie przesłać danych do przełącznika po prawej stronie. Jeśli jednak drugi kabel światłowodowy jest nadal sprawny, przełącznik po prawej stronie będzie kontynuował przesyłanie do przełącznika po lewej stronie, co może prowadzić do błędów transmisji w sieci. Tutaj pojawia się błąd tzw. dalekiego zasięgu. Warto zwrócić uwagę, że powyższe funkcje działają poprawnie tylko wtedy gdy zastosujemy parę konwerterów. W przypadku konwertera współpracującego ze przełącznikiem sieciowym funkcje LFP i FEF nie będą działać poprawnie i sieć będzie pozbawiona autodiagnostyki. Konwertery nie tylko powinny być używane parami, ale dodatkowo należy wybrać tę samą markę i ten sam model. Wynika to z tego, że różni dostawcy mogą używać zastrzeżonych protokołów dla powyższych funkcji.
 Rysunek 2 Największymi zaletami zastosowania przemysłowych konwerterów mediów Ethernet jest łatwość implementacji niewysoki koszt. Technologia światłowodowa zapewnia szybka transmisję i odporność przed zakłóceniami elektromagnetycznymi i przepięciami. Funkcje LFP i FEF pozwalają na autodiagnostykę i wykrywanie błędów połączeń. Wszystkie te cechy powodują, że konwertery są chętnie stosowane w aplikacjach automatyki przemysłowej.
|
|
