do CCM com EtherNet/IP (Parte 2)
Autor: Pablo Drumond | Publicado: 2011-12-14T23:34:00-02:00

3. Topologia
Já que o óbvio precisa ser dito, vamos logo às considerações banais sobre topologia.

Quando o número portas necessárias para os acionamentos, os controladores e as remotas for reduzido (não esquecendo a recomendação de 20% de reserva e possibilidade de expansão do switch), o sistema não for considerado crítico (complicado escutar isso nos dias de hoje) a topologia recomendada será estrela. Acredite, existem diversas vantagens para essa adoção, a principal seria a facilidade para detecção de problemas relacionados ao cabo e conexões. Em contrapartida, uma simples falha nessa infraestrutura implicaria, invariavelmente, na parada do equipamento/acionamento, ponto que poderia ser contornado em outra topologia.

Quando o projeto envolver um CCM crítico para a operação, uma topologia de rede que permita redundância (o anel, o precioso) será aconselhada. Na ocasião de um problema localizado no meio físico, o sistema é capaz de redirecionar os pacotes e impedir uma parada devido à erro de comunicação. Essa configuração permite a especificação de um switch com capacidade e custo inferior, uma vez que o consumo de portas será menor. Porém, o valor economizado no switch, certamente, não vai superar o valor dispendido por dispositivos da família 1783-ETAP que permitem a conexão de relés inteligentes, inversores e demais acionamentos em anel.

De qualquer forma um switch gerenciável será necessário para configuração do anel, caso contrário um loop será fechado e a comunicação entre os dispositivos será impossível após alguns segundos. Poxa vida, não vai ser esse o destino daquele switch xing-ling!

Porém, uma solução concebida para trazer tranquilidade aos integradores e mantenedores bem como alta disponibilidade para o sistema de automação pode gerar algumas dores de cabeça se alguns conceitos forem ignorados:

Por padrão o Rapid Spanning Tree Protocol, doravante RSTP, leva 3 vezes o Hello Time (padrão 2 segundos) para descobrir mudanças na arquitetura (convergence time) e algumas centenas de milissegundos para identificar uma falha no anel e redirecionar os pacotes (atenção para o nome: rápido), o que é aceitável para uma rede de computadores, mas uma eternidade para os sistemas de automação, onde remotas, módulos e dispositivos realizam transferência de dados na casa de poucos milissegundos. Em outras palavras, a planta já estará parada quando o RSTP contornar a situação. Portanto, a topologia indicada para prover alta disponibilidade é, de fato, bem suscetível, e nessa hora os engenheiros se perguntarão por que não optaram pela topologia estrela.

É... Especificar uma arquitetura de automação baseada em Ethernet é, de longe, mais complexo do que conectar meia dúzia de computadores em um switch.

A diminuição do Hello Time tanto não é capaz de resolver essa fragilidade (mínimo 1 segundo), como também piora o desempenho, uma vez que aumenta drasticamente o número de pacotes BPDU.

Para solucionar esse problema, a Rockwell lançou o Device Level Ring (DLR), um protocolo de camada 2 (por isso transparente para os switches gerenciáveis e protocolos de camadas superiores como o IP e o TCP) que reduz o tempo de recuperação para menos de 3ms. Uau! Para alcançar esse tempo, o DLR requer que todos os dispositivos do anel tenham a caraterística “embedded switch technology” e pelo menos duas portas (óbvio, estamos configurando um anel). O 1783-ETAP, mencionado acima, está preparado! Essa solução requer, também, pelo menos um Supervisor DLR, dispositivo capaz de detectar falhas, um 1756-EN2TR (módulo EtherNet/IP para controladores da família 1756). Dispositivos não-DLR podem ser inseridos no anel, contudo, isso levará a um tempo de recuperação maior. 

Se alguém souber como a Siemens (ProfiNet) resolve esse&nbsp; tipo de problema, por favor, comente esse post.

Mais sobre topologia pode ser conferido nos links de referência. Espero ter confundido bastante gente. 

Referências:

1. Catálogo Industrial Ethernet Switches and Media
2. Understanding Rapid Spanning Tree Protocol (802.1w)
3. Introduction to Device Level Ring
4. EtherNet/IP Network Configuration