HMS Networks AB · OMXSTO:HMS
HMS Networks AB — Technical Presentation (December 2018)
27 slides from HMS Networks AB's technical presentation, December 2018
Slide 1: 正常运行时间最大化
正常运行时间最大化 解决因网络异常导致的过程故障， 从而避免间歇性生产停机 2018 年 5 月 31 日 1
Slide 2: 以太网需求
以太网需求 以太网是工业自动化领域增长最快的通信技术。这种增长趋势主要受到 以下因素的驱动： 自动化生产需 整合企业管理 超出本地组织 日益增加的速 求，以降低成 业务功能的需 架构权限的数 度需求，这将 本 求 据传播需求 挑战传统的现 场总线体系结 构 来源： IMS Research 2018 年 5 月 31 日 2
Slide 3: 改善正常运行时间的优势
改善正常运行时间的优势 利润增加 改善的直接人力成本 如果单条生产线每分钟生产 100 个装置，每 当您的正常运行时间增加时，您的生产水平 台装置的利润为 1 美元，那么每停工一小时 也会相应上升，但是此时劳动力则保持不变。 就意味着生产损失将高达 6000 美元。对汽 这将减少单位人力成本。此外，员工还能够 车行业而言，每分钟的生产损失高达 专注于其主要任务，并提高工作效率。 22,000 美元。 恢复运营 降低库存成本 提高正常运行时间可增加工厂运营能力，从 许多公司的典型持有成本约占年度库存成本 而使工厂能够更好地应对需求激增的情况。 的 10-30% 。减少间歇性停机时间（如周转 时间
Slide 4: 提高正常运行时间所面临的挑战
提高正常运行时间所面临的挑战 如何简单有效地诊断各类问题，并尽快解决各种问题？ 即便某个流程设计方案详细考虑了各种容错因素，它也会经常碰到影响正常运 行时间的问题。工厂网络的间歇性故障已经令人头痛不已，而设备周转或新设 备的投运则无疑导致停机问题雪上加霜。 2018 年 5 月 31 日 4
Slide 5: 解决方案
解决方案 建立智能化的工业网络，从而实现自我监测， 并在需要采取相应措施前发出警报。 2018 年 5 月 31 日 5
Slide 6: 制造工作单元网络架构
制造工作单元 千兆 POE+ N-Ring™ 串行 RS-485 接口 光纤介质 10/100M 以太网 铜介质 10/100/1000M 以太网 有线 / 蜂窝 MQTT （消息队列遥测传输） 2018 年 5 月 31 日 6
Slide 7: 管理型交换机
管理型 2 层交换机 708TX 2 层快速以太网管理型交换 机 NT24k-8TX 2 层全千兆管理型交换机 NT24k-8TX 2 层全千兆管理型交换机 NT24k-16M12 IP67 防护等级 2 层全千兆管理型交换机 N-Ring™ 冗余介质传输路径 ~30ms 自愈时间 2018 年 5 月 31 日 7
Slide 8: 为什么是管理型交换机？
为什么是管理型交换机？ 当局域网的数据流量输入和控制过程至关重要时，那么管理型交换机无 疑是您的不二之选。 • 管理型交换机帮助您能够实现以下功能： – 根据您的设置需求进行专门配置 – 监测交换机的性能 – 掌握数据的传输过程以及信息访问权限 – 问题检测、诊断和修复 2018 年 5 月 31 日 8
Slide 9: 密钥管理型交换机特性
密钥管理型交换机特性 虚拟 LAN(VLAN) 远程监控 按照逻辑将设备分组以隔离彼此之 充分利用 N-View 数据 间的数据传输，即使数据流经同一 包、 Crimson 3.x 设备和 N-View 交换机亦是如此。 2 ，能够在问题出现的第一时间内 获得关于设备和实时警报的信息， 并帮助您理解其具体内容。 冗余 端口镜像 通过备用数据传输路径防止连接或 复制并转发网络数据，以对其它端 电缆故障对网络造成任何影响 口和网络数据进行观察，进而防止 网络服务的中断。 2018 年 5 月 31 日 9
Slide 10: 为什么选择红狮管理型交换机？
为什么选择红狮管理型交换机？ 典型商业交换机 典型工业交换机 规格参数 红狮交换机 （带风扇冷却功能） 和现场设备 平均无故障时间 25k 200k >1M 抗振动 / 冲击能力 1/5G 5/10G 50/200G 除以上功能以外，红 狮的专有 IGMP 配置 防静电保护 / 过压保护 2kV 4kV 到 6kV 16kV 网络非常易于使用， 并且能够在网络上对 工作温度 (C) 0° 到 45° -20° 到 60° -40° 到 70/80/85° 新设备进行调试时缩 短配置时间和停机时 ~ 30ms 间。 冗余协议 STP/RSTP >30s 专用环网 <1s N-Ring, 实时环网
Slide 11: 什么是虚拟 LAN (VLAN)？
什么是虚拟 LAN (VLAN) ？ 快速复习：通信方式 单播 广播 组播 EtherNet /IP 通常采用组播通 信方式 • IEEE 802.1Q 是支持 VLAN 的网络标准 • 802.1Q 定义了一个以太网帧标记系统，同时规定了交换机应如何对这些数据帧进行处理 8 字节 6 字节 6 字节 2 字节 46-1500 字节 4 字节 类 S 802.1Q 数据帧 I 前言 F 目标地址 源地址 报头 型/ 数据 / 有效载荷 P D 长度 检查 G 2018 年 5 月 31 日 11 11
Slide 12: 为什么使用 VLAN？
为什么使用 VLAN ？ VLAN 采用了双重隔离方式，显著提高了安全性 VLAN 2 首先，我们可以执行一项非常流行 VLAN 3 的测试。 IP : 192.168.1.200 这些设备真的可以相互通信吗？ IP 192.168.2.210 掩码： 255.255.255.0 255.255.0.0 掩码： 255.255.255.0 255.255.0.0 ? IP : 192.168.1.201 IP 192.168.2.211 掩码： 255.255.255.0 255.255.0.0 是的。 这些设备位于同一子网内，并 掩码： 255.255.255.0 255.255.0.0 且
Slide 13: 互联网组播管理协议 (IGMP)
互联网组播管理协议 (IGMP) • 控制网络的单台网络设备都具有一个每秒分组数 (pps) 限值 • 一旦达到此限值，设备将 出现故障并最终可能导致 停机现象 • 如果网络未正确配置 IGMP ， 则所有多播通信都将采用 广播方式。 广播 组播 • 这将增加所有设备的网络 pps ， 此现象可能导致控制过程中断。 • 最佳方案：红狮 N-Tron 系列管理型交换机可实现自动 IGMP ，简化 设置过程，并减少网络数据传输流量。 2018 年 5 月 31 日 13
Slide 14: N-View 使能交换机监控和警报
监测和诊断 模块化控制器 同步协议转换 数据记录和服务器同步 N-View 使能交换机监控和警报 CR HMI 操作员界面 同步协议转换功能 N-View 2 数据记录 * ， SQL 服务器同步和查询 应用于 N-Tron 系列管理和监控型交换机的远程 N-View 使能交换机监测、信息显示和警报 设备监控和管理软件 以最方便操作的方式安排何时和如何更新 2018 年 5 月 31 日 14
Slide 15: N-View 自动数据包收集
N-View 自动数据包收集 • N-View 针对 300-N 、 500-N 、 500-A 、 700 、 7000 错误变量 和 NT24K® 交换机产品提供了远程网络流量和状态监 测 • 计算交换机启动后每个端口发现的数据包错误数量 通信变量 • N-View 使能交换机将定期自动发送一个小型以太网数 据包，其中包含交换机的所有端口状态 • 计算交换机启动后通过端口的特定类型以太网数据包 的字节数（单位：字节） – 5 个交换机级数据点 – 每个端口额外增加 41 个数据点 状态变量 • 指示交换机的运行状况 • 与传统 SNMP 相比， N-View 数据包信息较少，因此 所有数据
Slide 16: Crimson 3.x 设备的 N-View 驱动安装
Crimson 3.x 设备的 N-View 驱动安装 从 Crimson 所支持的 300 种以上的 工业协议列表选择 N-View 监视器驱 动程序 将设备模块增加至导航窗格协议，然后 编辑窗格的交换机数据 2018 年 5 月 31 日 16
Slide 17: N-View 驱动程序创建数据标签
创建数据标签 • N-View 驱动程序对那些能够 在 Crimson 3.x 内执行数据 的寄存器进行了规范化定义 • 用户能够通过 Crimson 或使 用 Microsoft Excel 等软件创 建标签，并根据驱动程序命 名约定条例，自动快速地创 建标签 – 仅需将生成的 .csv 直接导入 Crimson 3.x 即可 2018 年 5 月 31 日 17
Slide 18: N-View 2 Windows 应用程序
N-View 2 Windows 应用程序 • 支持用户配置 IP 范围的设备的 自动发现和逻辑网络视图 • 自动标记和突出显示重复 IP 地 址 • 能够通过设备页面更改 IP 地址 – 只需单击 IP 地址即可打开交换 机网页，从而实现高级配置 • 根据型号单独或通过用户定义组 进行固件定时更新；立即或在未 来某个日期和时间 2018 年 5 月 31 日 18
Slide 19: 利用管理型交换机最大限度地延长正常运行时间
利用管理型交换机最大限度地延长正常运行时间 • 使用 VLAN 隔离和保护数据传 输过程 • 利用 Crimson 3.x 设备使用 N- View 数据包监控任意位置的交 换机，并针对潜在问题创建实 时警报 • 安排固件更新计划，以减少其 对操作的影响 • 利用自动 IGMP 简化设置过程， 加快网络新设备调试进度 • 利用 N-Ring 实现冗余和超快修 复 2018 年 5 月 31 日 19
Slide 20: 带 RAM-6021 的 3 层路由
带 RAM-6021 的 3 层路由 RAM-6021 3 层路由器 简化和保护您的网络 坚固耐用，性能可靠 2018 年 5 月 31 日 20
Slide 21: 简化和保护您的网络
简化和保护您的网络 不同子网之间的路由 网络地址转换 (NAT) • 通过定义不同功能之间的逻辑边界，保 • 创建易于管理、可重复使用的程序，能 持网络内部的清晰分离，而无需增加重 够实现跨装置或工厂使用，无需增设其 新布线成本 它价格昂贵的 PLC 网络接口 • 减少发送到整个网络的广播流量 • 简化系统备份过程，并通过 NAT 增加网 络安全性 状态防火墙 虚拟专用网络 (VPN) • 启用安全远程访问 • 红狮路由器在默认情况下是安全的，发 • 根据状态、端口或协议实现数据通信的 货时每个设备都具有唯一的密码标识 流通和屏蔽 • 支持 2,048 位加密方式；相比之下，银 • 监视接口开
Slide 22: 坚固耐用，性能可靠
坚固耐用，性能可靠 能够在偏远地区和恶劣环境中安全部署 工作温度范围：零下 40 至 75° C 抗振动能力： 15 g • 符合 IEC60068-2-27 标准 抗冲击能力： 13.2-100 Hz ， Hz • 符合 IEC60068-2-6 标准 RAM-6021 3 层路由器 通过 UL 1 级 2 区 A 、 B 、 C 和 D 组认证 2018 年 5 月 31 日 22
Slide 23: 分层安全实现最大范围的保护
分层安全实现最大范围的保护 使用警报进行实时监控 利用虚拟局域网实现双重隔离 密码保护设置 端口安全 状态防火墙 虚拟专用网络 2018 年 5 月 31 日 23
Slide 24: 其他正常运行时间考虑因素
其他正常运行时间考虑因素 1000-POE+ 千兆以太网供电 发射器 1002MC 工业介质转换器 NT24k-16M12 IP67 防护等级 2 层全千兆管理型交换机 2018 年 5 月 31 日 24
Slide 25: 其他正常运行时间考虑因素
其他正常运行时间考虑因素 • 使用光纤的诸多优势： • 无需单独电源线 • 直接安装在电池 / 设 • 抗噪声 • 降低布线和安装成本 备中 • 浪涌抗扰度 • 供电设备无需靠近电 • 通过减少定制面板需 • 增加数据传输距离 源插座 求降低总系统成本 • 简化访问、安装和维 护过程 M12 连接 介质转换 POE/POE+ 器的 IP67 等级 2018 年 5 月 31 日 25
Slide 26: 成功案例 | 汽车制造
成功案例 | 汽车制造 情况说明 当机器人和其他机器在制造过程中需要对工具 进行更换时，它们必须断开其机械、电气和逻 价值 辑连接，并且需要花费 10 秒以上时间才能再 次重连。某家大型汽车原始设备制造商对此领 红狮的快速启动时间至关重要，能够帮助 域保持了密切关注，希望能够尽可能延长正常 原始设备生产商缩短周转时间。此外，得 运行时间并降低成本。 益于 IP67 防护等级和 M12 连接器，交换 机可直接安装在部分电池装置内，通过缩 小剩余控制机柜外壳，实现更轻松的维护 并降低总系统成本。 解决方案 红狮建议采用 708M12 这种 IP67 防护等级管 理型以太网交换机，该交换机具有扩展的
Slide 27: 成功案例 | 灌装
成功案例 | 灌装 情况说明 价值 一家区域性的灌装厂发现其工厂的某个区域出 现网络故障。由于这些网络故障本质上都属于 间歇性故障，部分时候可能会自行消失，因此 当检查 N-View 数据时，团队很快发现在其中一个环形端口丢失了 经过数周调查后，管理人员仍然难以查明具体 数据包、 FCS 错误和符号错误，这些迹象表明布线可能存在问题。 原因。 他们在几分钟内就对电缆进行了更换并重启交换机。此后，客户 报告称间歇性问题已得到解决，因此正常运行时间得以延长数个 小时。 解决方案 红狮技术团队到达现场后发现，虽然客户使用 的是红狮的 N-Tron 系列管理型交换机，但他 们并未使用 N-View 功
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