eng
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
Выпуск #3/2014
А.Алексеев, Ю.Бельский
Мультисервисная сеть передачи данных Новолипецкого металлургического комбината
Мультисервисная сеть передачи данных Новолипецкого металлургического комбината
Просмотры: 4035
Преимущества построения мультисервисной сети передачи данных при модернизации промышленного предприятия хорошо видны на примере Новолипецкого металлургического комбината (НЛМК). Там с помощью решений Allied Telesis была построена сеть, обеспечившая бесперебойную работу сразу нескольких важнейших систем предприятия. В статье подробно рассмотрена структура этой сети передачи данных и описаны решения, использованные для ее построения.
Работа таких стратегически важных сфер экономики, как нефтеперерабатывающая промышленность, металлургия и тяжелая промышленность, связана с обеспечением непрерывного цикла производства и, самое главное, с надежностью и безопасностью производственных процессов. Раньше решение подобных задач было невозможно без использования многочисленного высококвалифицированного персонала, а также ведения сложной и трудоемкой отчетности. Инженерные системы предприятий, такие как АСУТП, СКУД и системы безопасности, строились на основе проприетарных технологий и протоколов, которые накладывали серьезные ограничения на выбор производителя оборудования и специализированную подготовку персонала. Но с повсеместным распространением и внедрением технологии Ethernet картина стала меняться к лучшему, и на данный момент даже самые критически важные процессы и сервисы контролируются и управляются с помощью сетей на базе протокола IP.
Надежные и простые в эксплуатации решения Ethernet полностью отвечают требованиям современных промышленных предприятий, в задачи которых входит построение мультисервисных сетей и интеграция в них критически важных процессов и сервисов. В одну сеть могут быть подключены такие системы, как корпоративная сеть сотрудников компании, базы данных и системы хранения информации, системы видеонаблюдения и контроля доступа, а также наиболее значимая часть – управление производственными процессами и их удаленный мониторинг. Подобная сеть генерирует большое количество различного трафика и требует как высокой пропускной способности, так и гибкой настройки. Оборудование Allied Telesis отвечает выдвигаемым данной отраслью требованиям, что подтверждается реализованными проектами по построению сетей на ряде российских предприятий, в том числе на Новолипецком металлургическом комбинате (НЛМК).
НЛМК – одно из крупнейших предприятий в своей отрасли. Как любое подобное предприятие, НЛМК нуждается в надежной и производительной сети, которая может обеспечить бесперебойную работу важнейших систем комбината. Для построения такой сети на комбинате были выбраны решения Allied Telesis. Сложная модернизация не может пройти в один день, поэтому проект продолжается уже несколько лет. На данный момент в сети НЛМК решения Allied Telesis работают, начиная с уровня доступа и заканчивая ядром сети.
Такое большое и многоуровневое предприятие, как металлургический комбинат, занимает огромную территорию со сложной застройкой разной плотности, включающей различные цеха и склады. Большая территория выдвигает дополнительные требования к сети, например использование ВОЛС как основной среды передачи данных, а это значит, что необходимым условием при выборе оборудования становится наличие оптических интерфейсов наравне с медными.
В качестве примера рассмотрим сеть цеха холодного проката, которая практически полностью построена на решениях Allied Telesis (рис.1). Для обеспечения связи между узлами сети и подключения устройств уровня доступа было решено использовать медиаконвертеры, с помощью которых удалось решить задачи как удаленного подключения устройств уровня доступа, так и соединения сегментов сети, в связи с чем были выбраны две линейки: серии MC и Converteon. При проведении работ по модернизации производства в ряде помещений цеха появилась необходимость обеспечить сотрудников компаний-подрядчиков беспроводным доступом к цеховой сети. Вследствие больших расстояний между помещениями, в которых необходимо организовать беспроводную сеть, и серверными, где расположены коммутаторы уровня распределения и доступа, было решено применить медиаконвертеры серии MC, которые за счет использования оптической линии передают информацию на расстояния более ста метров. Для подключения точек доступа Wi-Fi были выбраны неуправляемые коммутаторы, не оборудованные оптическими интерфейсами, которые с помощью вышеописанной оптической линии и медиаконвертеров соединены с верхним уровнем. Использование медиаконвертеров значительно сокращает время на настройку и инсталляцию, которое обычно требуют управляемые коммутаторы, в связи с чем сегменты сети соединяются быстро и просто. Широкий набор дополнительных аксессуаров позволяет как подключать одиночные устройства на уровне доступа, так и устанавливать медиаконвертеры в стойку, используя шасси, позволяющие запитать несколько медиаконвертеров по одной шине питания и в случае необходимости быстро и удобно выполнить замену или расширение системы. Линейка шасси Converteon, в отличие от устройств серии MC, поддерживает функционал IEEE 802.3ah (Ethernet последней мили), что позволяет осуществлять удаленный мониторинг и управление медиконвертерами, повышая надежность и управляемость сети. Также медиаконвертеры применяются для соединения удаленных сегментов сети цеха холодного проката, если в коммутаторе уровня распределения нет свободных оптических интерфейсов.
Управление производственным процессом на предприятии осуществляется автоматически, а для связи используются сети Ethernet. Производство листовой стали на НЛМК состоит из нескольких процессов, для каждого из которых используется свой станок, требующий удаленного управления и подключения к единой сети. Для подключения производственных линий к уровню доступа, а зачастую и напрямую к уровню распределения, используются решения второго уровня, позволяющие разбивать сеть на Vlan-подсети и гибко настраивать доступ к ней. Для построения уровня распределения были выбраны коммутаторы серии AT-8000S различных модификаций, оснащенные функцией стекирования и агрегирования каналов.
Обычно большие сети сложны в администрировании и управлении и требуют использования сложных технологий резервирования, но благодаря технологии стекирования, реализованной в решениях Allied Telesis, инженерам удалось упростить топологию сети, что сделало ее более производительной и устойчивой к отказам. Несколько коммутаторов AT-8000S объединяются в одно виртуальное шасси с помощью обычного Ethernet-кабеля категории 5e, что позволяет управлять группой коммутаторов как одним устройством, а также агрегировать каналы между группами (т.е. между несколькими физическими коммутаторами как одним логическим), обеспечивая максимальную пропускную способность сети. За счет стекирования коммутаторов между собой и агрегирования удалось отказаться от протоколов резервирования, что увеличило производительность сети и снизило задержки – а это чрезвычайно важно для таких систем реального времени, как оборудование прокатного цеха.
Для поддержания температуры процессов производства необходима постоянная подача газа в тепловой щит цеха, которая также требует управления и ведения учета расхода энергоносителей. Повсеместно для этих задач применяются различные PLC (Programmable Logic Controller). PLC могут сами выполнять подсчет и управление различными процессами (в нашем случае подачей и расходом газа) за счет программируемого алгоритма работы и широкого функционала, но, как и любое современное устройство, требуют подключения к информационной сети предприятия для передачи уже обработанных показаний в систему управления и удаленного программирования. Стек из коммутаторов AT-8000S берет на себя нагрузку от нескольких PLC, установленных в помещениях теплового щита, и с помощью двух агрегированных между собой линий передает информацию на уровень ядра.
Так как описываемая сеть мультисервисная, она также выполняет задачи, связанные с обеспечением работы персонала и подключением как операторов производства, так и рабочих мест сотрудников бухгалтерского и инженерного отдела предприятия, что обеспечивается гибкой настройкой подсетей с использованием VLAN (Virtual Local Area Network) и ACL (Access Control List).
Каждый отдельный сегмент сети подключается к ядру системы с использованием технологии LAG (Link Aggregation), когда стеки коммутаторов каждого сегмента используют по два гигабитных интерфейса, логически объединенных в один, для передачи информации через Uplink-интерфейсы к коммутаторам ядра.
Любой металлургический комбинат имеет доменные печи, осуществляющие выплавку сырья для дальнейшей переработки. Важнейшая особенность доменного процесса – его непрерывность в течение всего срока работы печи от строительства до капитального ремонта, что предъявляет жесткие требования как к процессу эксплуатации самой печи, так и к качеству выпускаемого сырья. В сети доменного цеха прием информации с уровней распределения и доступа осуществляют верхний уровень, к которому подключены системы, обеспечивающие контроль качества продукции, и оборудование слежения за сырьем, состоящее из нескольких систем контроля. Для решения поставленной задачи были выбраны два коммутатора серии SBx908, объединенные в стек с помощью технологии VCStack (Virtual Chassis Stacking) (рис.2), которая позволяет получить шину стекирования со скоростью 160 Гбит/с. За счет модульной конструкции коммутаторов удалось собрать решение, полностью удовлетворяющее поставленной задаче подключения коммутаторов уровня распределения AT-8000GS и прямого подключения систем контроля и мониторинга выплавки металла.
Как показывает опыт, накопленный за годы внедрения оборудования, автоматизация все большего числа промышленных процессов требует совершенствования сетевых решений, увеличения производительности устройств и упрощения работы с ними. В будущем большинство промышленных процессов будет автоматизировано, и поэтому сегодня предприятиям особенно важно уделять самое пристальное внимание построению именно мультисервисных сетей, с тем чтобы с помощью одной сети решить сразу несколько важнейших задач модернизации, а не возвращаться к этому снова и снова. ▪
Надежные и простые в эксплуатации решения Ethernet полностью отвечают требованиям современных промышленных предприятий, в задачи которых входит построение мультисервисных сетей и интеграция в них критически важных процессов и сервисов. В одну сеть могут быть подключены такие системы, как корпоративная сеть сотрудников компании, базы данных и системы хранения информации, системы видеонаблюдения и контроля доступа, а также наиболее значимая часть – управление производственными процессами и их удаленный мониторинг. Подобная сеть генерирует большое количество различного трафика и требует как высокой пропускной способности, так и гибкой настройки. Оборудование Allied Telesis отвечает выдвигаемым данной отраслью требованиям, что подтверждается реализованными проектами по построению сетей на ряде российских предприятий, в том числе на Новолипецком металлургическом комбинате (НЛМК).
НЛМК – одно из крупнейших предприятий в своей отрасли. Как любое подобное предприятие, НЛМК нуждается в надежной и производительной сети, которая может обеспечить бесперебойную работу важнейших систем комбината. Для построения такой сети на комбинате были выбраны решения Allied Telesis. Сложная модернизация не может пройти в один день, поэтому проект продолжается уже несколько лет. На данный момент в сети НЛМК решения Allied Telesis работают, начиная с уровня доступа и заканчивая ядром сети.
Такое большое и многоуровневое предприятие, как металлургический комбинат, занимает огромную территорию со сложной застройкой разной плотности, включающей различные цеха и склады. Большая территория выдвигает дополнительные требования к сети, например использование ВОЛС как основной среды передачи данных, а это значит, что необходимым условием при выборе оборудования становится наличие оптических интерфейсов наравне с медными.
В качестве примера рассмотрим сеть цеха холодного проката, которая практически полностью построена на решениях Allied Telesis (рис.1). Для обеспечения связи между узлами сети и подключения устройств уровня доступа было решено использовать медиаконвертеры, с помощью которых удалось решить задачи как удаленного подключения устройств уровня доступа, так и соединения сегментов сети, в связи с чем были выбраны две линейки: серии MC и Converteon. При проведении работ по модернизации производства в ряде помещений цеха появилась необходимость обеспечить сотрудников компаний-подрядчиков беспроводным доступом к цеховой сети. Вследствие больших расстояний между помещениями, в которых необходимо организовать беспроводную сеть, и серверными, где расположены коммутаторы уровня распределения и доступа, было решено применить медиаконвертеры серии MC, которые за счет использования оптической линии передают информацию на расстояния более ста метров. Для подключения точек доступа Wi-Fi были выбраны неуправляемые коммутаторы, не оборудованные оптическими интерфейсами, которые с помощью вышеописанной оптической линии и медиаконвертеров соединены с верхним уровнем. Использование медиаконвертеров значительно сокращает время на настройку и инсталляцию, которое обычно требуют управляемые коммутаторы, в связи с чем сегменты сети соединяются быстро и просто. Широкий набор дополнительных аксессуаров позволяет как подключать одиночные устройства на уровне доступа, так и устанавливать медиаконвертеры в стойку, используя шасси, позволяющие запитать несколько медиаконвертеров по одной шине питания и в случае необходимости быстро и удобно выполнить замену или расширение системы. Линейка шасси Converteon, в отличие от устройств серии MC, поддерживает функционал IEEE 802.3ah (Ethernet последней мили), что позволяет осуществлять удаленный мониторинг и управление медиконвертерами, повышая надежность и управляемость сети. Также медиаконвертеры применяются для соединения удаленных сегментов сети цеха холодного проката, если в коммутаторе уровня распределения нет свободных оптических интерфейсов.
Управление производственным процессом на предприятии осуществляется автоматически, а для связи используются сети Ethernet. Производство листовой стали на НЛМК состоит из нескольких процессов, для каждого из которых используется свой станок, требующий удаленного управления и подключения к единой сети. Для подключения производственных линий к уровню доступа, а зачастую и напрямую к уровню распределения, используются решения второго уровня, позволяющие разбивать сеть на Vlan-подсети и гибко настраивать доступ к ней. Для построения уровня распределения были выбраны коммутаторы серии AT-8000S различных модификаций, оснащенные функцией стекирования и агрегирования каналов.
Обычно большие сети сложны в администрировании и управлении и требуют использования сложных технологий резервирования, но благодаря технологии стекирования, реализованной в решениях Allied Telesis, инженерам удалось упростить топологию сети, что сделало ее более производительной и устойчивой к отказам. Несколько коммутаторов AT-8000S объединяются в одно виртуальное шасси с помощью обычного Ethernet-кабеля категории 5e, что позволяет управлять группой коммутаторов как одним устройством, а также агрегировать каналы между группами (т.е. между несколькими физическими коммутаторами как одним логическим), обеспечивая максимальную пропускную способность сети. За счет стекирования коммутаторов между собой и агрегирования удалось отказаться от протоколов резервирования, что увеличило производительность сети и снизило задержки – а это чрезвычайно важно для таких систем реального времени, как оборудование прокатного цеха.
Для поддержания температуры процессов производства необходима постоянная подача газа в тепловой щит цеха, которая также требует управления и ведения учета расхода энергоносителей. Повсеместно для этих задач применяются различные PLC (Programmable Logic Controller). PLC могут сами выполнять подсчет и управление различными процессами (в нашем случае подачей и расходом газа) за счет программируемого алгоритма работы и широкого функционала, но, как и любое современное устройство, требуют подключения к информационной сети предприятия для передачи уже обработанных показаний в систему управления и удаленного программирования. Стек из коммутаторов AT-8000S берет на себя нагрузку от нескольких PLC, установленных в помещениях теплового щита, и с помощью двух агрегированных между собой линий передает информацию на уровень ядра.
Так как описываемая сеть мультисервисная, она также выполняет задачи, связанные с обеспечением работы персонала и подключением как операторов производства, так и рабочих мест сотрудников бухгалтерского и инженерного отдела предприятия, что обеспечивается гибкой настройкой подсетей с использованием VLAN (Virtual Local Area Network) и ACL (Access Control List).
Каждый отдельный сегмент сети подключается к ядру системы с использованием технологии LAG (Link Aggregation), когда стеки коммутаторов каждого сегмента используют по два гигабитных интерфейса, логически объединенных в один, для передачи информации через Uplink-интерфейсы к коммутаторам ядра.
Любой металлургический комбинат имеет доменные печи, осуществляющие выплавку сырья для дальнейшей переработки. Важнейшая особенность доменного процесса – его непрерывность в течение всего срока работы печи от строительства до капитального ремонта, что предъявляет жесткие требования как к процессу эксплуатации самой печи, так и к качеству выпускаемого сырья. В сети доменного цеха прием информации с уровней распределения и доступа осуществляют верхний уровень, к которому подключены системы, обеспечивающие контроль качества продукции, и оборудование слежения за сырьем, состоящее из нескольких систем контроля. Для решения поставленной задачи были выбраны два коммутатора серии SBx908, объединенные в стек с помощью технологии VCStack (Virtual Chassis Stacking) (рис.2), которая позволяет получить шину стекирования со скоростью 160 Гбит/с. За счет модульной конструкции коммутаторов удалось собрать решение, полностью удовлетворяющее поставленной задаче подключения коммутаторов уровня распределения AT-8000GS и прямого подключения систем контроля и мониторинга выплавки металла.
Как показывает опыт, накопленный за годы внедрения оборудования, автоматизация все большего числа промышленных процессов требует совершенствования сетевых решений, увеличения производительности устройств и упрощения работы с ними. В будущем большинство промышленных процессов будет автоматизировано, и поэтому сегодня предприятиям особенно важно уделять самое пристальное внимание построению именно мультисервисных сетей, с тем чтобы с помощью одной сети решить сразу несколько важнейших задач модернизации, а не возвращаться к этому снова и снова. ▪
Отзывы читателей
