Модули ESM для Industrial Ethernet производства Siemens

ESM (Electrical Switch Module) является недорогим решением для построения коммутируемых сетей Industrial Ethernet со скоростью передачи 100 Мбит/с. Разделение всей сети на подсети/ сегменты и подключение этих частей к ESM позволяет увеличить производительность существующих сетей Industrial Ethernet.

Встроенная в ESM система управления резервированием позволяет создавать кольцевые топологии с использованием технологии коммутируемых сетей и обеспечивает быстрое включение резерва. Время реконфигурирования сети не превышает 0.3с.

ESM оснащен двумя портами для подключения витых пар, позволяющих создавать кольцевые топологии. Скорость передачи данных в кольце равна 100 Мбит/с. В одно кольцо допускается включать до 50 модулей ESM. Дополнительно к двум кольцевым портам каждый модуль ESM оснащен 6 дополнительными портами (ITP или RJ45), через которые производится подключение терминалов или сетевых сегментов.

Несколько кольцевых сетей могут объединяться между собой при помощи встроенной функции резерва.

Сигнализация об ошибках может выполняться тремя способами:

• Через сигнальный контакт модуля.

• Через SNMP.

• Через электронную почту.

• Надежная промышленная связь благодаря малому времени реконфигурирования сети (не более 0.3с).

• Снижение инвестиционных затрат для существующих сетей за счет простоты подключения терминалов и подсетей со скоростью передачи 10Мбит/с к сети Fast Ethernet со скоростью передачи 100Мбит/с. Увеличение производительности сети.

• Простое конфигурирование сети без необходимости расчета времени задержки распространения сигнала.

• Поддержка резервированных конфигураций за счет использования резервированного питания, резервированных каналов связи на основе витых пар, системы управления резервированием и встроенных функций автоматического включения резерва.

• Поддержка широкой гаммы сетевых топологий на базе ESM.

• Простой мониторинг и диагностирование с использованием сигнального контакта модуля, SNMP или электронной почты.

• Низкие эксплуатационные затраты, работа с естественным охлаждением.

Модуль ESM выпускается в прочном металлическом корпусе, который допускает несколько вариантов монтажа:

• На стандартную 35мм профильную шину DIN.
• На плоские поверхности (например, на стены).
• В 19” стойки управления (попарная установка ESM).

Все модули ESM оснащены 6-полюсным терминальным блоком для подключения резервированных цепей питания =24В, а также внешних цепей сигнального контакта.

Режимы работы и текущие состояния модуля отображаются светодиодами, расположенными на его фронтальной панели.

Интерфейс резервирования используется для синхронизации работы двух модулей ESM, связывающих два резервированных кольца.

Модуль ESM позволяет производить загрузку последних версий микропрограмм и параметров настройки через встроенный последовательный интерфейс.

Каждый модуль ESM оснащен 8 встроенными портами (интерфейсами). В зависимости от версии модуль может быть оснащен следующими портами:

• Интерфейс витой пары (соединитель D-типа) 10/100BaseTX: 9-полюсное гнездо соединителя D-типа, автоматическое определение скорости передачи данных (10 или 100Мбит/с), для подключения ITP кабелей (длина до 100м) с соединителем D-типа.

• Интерфейс витой пары (RJ45) 10/100BaseTX: гнездо RJ45, автоматическое определение скорости передачи (10 или 100Мбит/с), для подключения TP кордов (длина до 10м) совместно с FC RJ45 и FC кабелями Industrial Ethernet длиной до 100м.

Увеличение производительности сети

За счет использования механизма фильтрации сообщений с анализом адресов Ethernet терминалов (MAC) пакеты локальных данных остаются на локальном уровне. Через ESM пропускаются только те пакеты данных, которые адресованы терминалам в других подсетях.

Простое конфигурирование сети и ее расширение

Протяженность сети может быть увеличена до 5км. ESM сохраняет данные, принимаемые из портов, и осуществляет их независимую передачу по адресу назначения. Ограничения расширения сети из-за проверки наличия коллизий (механизм CSMA/CD) заканчивается на уровне порта ESM.

Ограничение распространения ошибок

ESM обеспечивает передачу только достоверных данных.

Интеграция существующих 10Мбит/с сетей в сети Fast Ethernet (100Мбит/с)

Модуль ESM производит автоматическое определение скорости передачи данных в портах подключения витых пар (10 или 100Мбит/с) как в дуплексном, так и в полудуплексном режиме.

Быстрое включение резерва в кольцевых конфигурациях

Обеспечение надежной связи достигается использованием кольцевых топологий сети. Модули ESM оснащены встроенной системой управления резервированием, которая постоянно контролирует состояние сети. В случае обнаружения ошибок в передаче данных через сеть или модуль ESM производится автоматическое включение резерва. Время реконфигурирования сети и включения резерва не превышает 0.3с.

Быстрое включение резервного кольца

Модули ESM способны поддерживать резервированные кольцевые конфигурации. Два модуля ESM, включенные в различные кольца сети, связываются между собой двумя соединительными линиями.

Поддержка SNMP

Простая интеграция в сети с SNMP управлением.

Функция автоматического определения сигналов посылка/приемка портов RJ45

Модуль ESM TP может автоматически при соединении с новым узлом определить линии посылки или приема и соответственно настроить свои порты на данного партнера.

Вариант построения сети с ESM

Сетевые топологии и конфигурации

Применение модулей ESM позволяет выбирать оптимальную топологию сети применительно к требованиям решаемой задачи. С их помощью могут создаваться следующие сетевые структуры или их комбинации:

• Линейная или звездообразная структура с ESM. Протяженность сети ограничивается только временем распространения сигнала. За счет каскадного включения модулей ESM протяженность сети может быть увеличена до 5км.

• Конфигурации с существующими сетями за счет подключения отдельных подсетей к модулю ESM.

• Электрические 100Мбит/с кольцевые конфигурации. До 50 модулей ESM в кольце. Время реконфигурирования не более 0.3мс.

• Иерархические кольцевые резервированные структуры. Отдельные кольцевые сети (10 или 100Мбит/с) подключаются через два модуля ESM к кольцу верхнего уровня со скоростью передачи 100Мбит/с.

При конфигурировании сетей необходимо соблюдать следующие условия:

• Максимальная длина ITP линии связи с соединителями D-типа между двумя модулями или станциями не должна превышать 100м.

• Максимальная длина TP корда не должна превышать 10м. Общая длина линии связи с TP кордами, FC кабелями и соединителями RJ45 не должна превышать 100м.

Кроме того, необходимо учитывать такие параметры как эквивалентное время распространения сигнала, затухание сигнала и т.д.

Оптическое и электрическое кольцо, резервированное соединение 

Контроль и диагностика

Непосредственно на модуле ESM могут быть установлены следующие режимы работы:

• Функции управления резервированием RM (Redundancy Manager). Из всех модулей ESM, включенных в кольцевую структуру, только один должен переводиться в режим RM. Эта операция выполняется встроенным в модуль переключателем. Остальные порты модуля ESM, переведенного в режим RM, могут использоваться для свободного подключения терминалов или сегментов сети.

• Функции включения резерва. Для организации резервированной связи между двумя кольцами выделяется пара модулей ESM, включенных в разные кольца. На этих модулях с помощью переключателя активизируется функция включения резерва.

• Маска отчета. С помощью встроенных в модуль кнопочных переключателей может быть задано состояние портов и напряжений питания, которые подвергаются мониторингу. Обнаружение ошибок в контролируемых портах и цепях питания сопровождается замыканием сигнального контакта модуля.

Диагностическая информация выводится на светодиодные индикаторы модуля ESM, сигнализирующие о:

• Переводе модуля в режим RM.

• Активизации функций включения резерва.

• Состоянии сигнального контакта.

• Наличии обоих напряжений питания.

• Состоянии портов.

• Режиме работы каждого порта (10/100Мбит/с, дуплексный/полудуплексный режим работы).

• Использовании маски отчета, устанавливаемой по умолчанию.

Сигнальный контакт модуля может подключаться к входу программируемого контроллера и использоваться для обработки сигналов ошибок.

ESM позволяет осуществлять контроль состояния сети. Для этой цели может использоваться несколько интерфейсов:

• Локально на модуле через последовательный интерфейс и компьютер с терминалом эмуляции команд линии (CLI – Command Line Interface).

• Дистанционно с помощью броузера (Web Based Management) выбором модуля ESM через сеть с компьютера, на котором установлен Web-броузер.

• Дистанционно через SNMP с помощью станции обслуживания сети, к которой подключен модуль ESM.

Контроль состояния сети

Контроль состояния сети включает выполнение следующих функций:

• Парольная защита доступа в систему для администратора (запись и чтение) и пользователя (только чтение).

• Обратная связь для считывания версии модуля и информации о его состоянии.

• Установка сигналов, масок и адресной информации.

• Фиксированная настройка порта и таблиц фильтрации данных.

• Вывод статистической информации.

• Диагностика трафика передачи данных через настраиваемый “зеркальный” порт.

• Загрузка новых версий микропрограмм через сеть.

В случае обнаружения ошибок в работе сети модуль ESM способен отправлять сообщения об ошибках в систему контроля состояния сети или по заданному адресу электронной почты.

Дистанционный мониторинг (RMON – Remote Monitoring) позволяет производить с помощью модуля ESM сбор статистической информации в соответствии с требованиями RMON стандартов 1 … 3. Эта информация включает в себя, например, статистику по ошибкам в передаче данных отдельного порта. Статистическая информация может считываться из модуля ESM с помощью web-броузера.