Managed switches met een streepje voor

Constante netwerkmonitoring van gebruik en slijtage

Met de introductie van de PROmesh P9+ en de P10+ heeft Indu-sol zijn serie Maneged switches uitbereid met twee modellen die veel meer doen dan alleen het dataverkeer in goede banen leiden. Ze zijn ook in staat om op verschillende manieren de kwaliteit van het netwerk in de gaten te houden. Vol met sensoren en slimme stukjes elektronica weten ze de achteruitgang van het dataverkeer door verslechtering van het netwerk te volgen om zo vroegtijdig te kunnen waarschuwen dat er mogelijk problemen aan zitten te komen. Zelfs een stukje elektronica dat in elke switch te vinden is, heeft men weten te benutten om te kunnen zien of het netwerk veroudert, iets dat tot nu toe nog door geen enkele andere maker van switches is toegepast.

Van motoren en pompen in productie-installaties is het alom bekend dat deze onderhevig zijn aan slijtage. Het zijn echter ook de kabels en stekkers van machine en installatienetwerken die te maken hebben met flinke slijtage. Ze zijn constant onderworpen aan wisselende spanningen, schokken, oxidatie en corrosie. Neem bijvoorbeeld alleen al alle kabels die in een kabelrups worden gelegd of die we vinden bij robots.

Waar mechanische slijtage snel zichtbaar wordt, geldt dit niet voor slijtage aan de kabels. Dit wordt pas kenbaar als het al te laat is, namelijk bij uitval van de installatie. Om dit tegen te gaan, kan er gebruikt gemaakt worden van intelligente managed switches, waarbij de fysieke conditie van de netwerkbekabeling constant gemonitord wordt. Netwerkkabels zijn immers van levensbelang voor een automatiseringssysteem. De gevolgen van een niet functionerend netwerk zijn vergaand, namelijk een niet werkende installatie (afbeelding 1). Dit terwijl materiaalkosten van de netwerkbekabeling vaak verwaarloosbaar zijn ten opzichte van de machines die aangestuurd worden. Kortom, kabels dienen goed gemonitord te worden.

Voorspellend onderhoud
Onderhoud en vervanging van onderdelen bij een defect is te laat, de schade is al ontstaan. Omdat bekend is dat het netwerk onderhevig is aan slijtage, worden kabels preventief om de zoveel tijd vervangen om storingen te voorkomen. Gezien de voortdurende afnemende middelen (materiaal en personeel) is dit echter niet meer houdbaar. En het is maar de vraag of kabels echt vervangen dienen te worden. De oplossing moet gezocht worden in een constante kwaliteitsscan van het netwerk.
De nieuwe Managed switches van Indu-sol maken het mogelijk om deze scan te maken. De switches zijn een centraal punt in systemen met een hoge mate van automatisering en op Ethernet gebaseerde realtime communicatie. In de basis bepalen managed switches waar en op welke poort de informatie moet worden verzonden. Ze herkennen de andere poorten, bewaken de werksnelheid, controleren de bezetting en beschikbaarheid en checken of er sprake is van teruggave. Maar naast deze informatie over datatransport, kan een managed switch met intelligent geïntegreerde sensoren ook informatie over omgevingsvariabelen (zoals temperatuur), kabelkwaliteit en EMC-belasting digitaal vastleggen. Dit is zeer bruikbare informatie voor het onderhoud van het netwerk. Het geeft de actuele status van het netwerk weer en zegt iets over de veiligheid, betrouwbaarheid en stabiliteit.

Managed switches maken de netwerkstatus zichtbaar
Naast slijtage van buitenaf kunnen er ook andere dingen gebeuren die invloed hebben op de prestaties van het netwerk. Zo kunnen belastingpieken leiden tot overloop van het interne geheugen (afbeelding 2). Dat is iets wat zonder toezicht niet wordt opgemerkt. Hoewel dit niet altijd direct effect heeft op het functioneren van de machines, is het wel een indicatie voor de toekomst. Er is namelijk een reden voor overbelaste switchpoorten. De prestatieklasse van de switch komt mogelijk niet overeen met de vereiste brandbreedte. Hierop moet actie worden ondernomen door switches te vervangen of de toepassing te beperken.
Bovenstaande gebeurtenissen kunnen onder normale omstandigheden niet worden onderzocht omdat er geen informatie over beschikbaar is. Centrale bewakingssoftware, met behulp waarvan de status van elke afzonderlijke switchpoort permanent wordt uitgelezen en geanalyseerd, maakt een permanente bewaking van het netwerk en de communicatiekwaliteit wel mogelijk (afbeelding 3). Veranderingen en afwijkingen zijn direct zichtbaar en een eenvoudige weergave in bekende stoplichtkleuren wijst de onderhoudsmonteur gericht op zwakke punten.
Een andere factor is elektromagnetische compatibiliteit (EMC). Afscherming beschermt kabels tegen magnetische invloeden, maar ze worden herhaaldelijk onderworpen aan potentiële vereffeningsstromen die in de apparaten kunnen komen. Ze leiden tot storingen en onregelmatigheden in het dataverkeer en kunnen de elektronische apparaten in de besturing van de machine beschadigen of vernietigen. Het is belangrijk om deze storingsbronnen te identificeren en in een vroeg stadium te herkennen om maatregelen tegen te kunnen nemen. Een geavanceerd meetcircuit kan het huidige niveau van de afschermstroom bewaken en de waarden en de frequentie respons opslaan als deze wordt overschreden. Er wordt intern een snapshot gemaakt voor de gebeurtenis (bijv. spanningspiek) in het interne gebeurtenisgeheugen. Op deze manier worden gebeurtenissen geregistreerd en zijn ze permanent beschikbaar voor analyse. Zo worden de oorzaken en verbanden voor EMC-storingen inzichtelijk. Er wordt een waarschuwing gegeven als de lekstroom de vooraf gedefinieerde drempelwaarden overschrijdt.
Daarnaast waarschuwt het alarmmanagement van de schakelaars voor overschrijding van de apparaattemperatuur – en daarmee de temperatuur in de schakelkast – en bewaakt de constantheid van de 24V-voedingsspanning.

En veel meer
De nieuwe PROmesh 10+ gaat qua controlefuncties nog een stapje verder. Daar zitten zelfs sensoren in die de omgeving in de gaten houden. Zo worden temperatuur, vochtigheid, trillingen en licht ook gemonitord. Met deze data kunnen verstoringen in het dataverkeer gerelateerd worden aan invloeden van buiten. Treedt een kortdurende onderbreking van het dataverkeer bijvoorbeeld op als er ook trillingen gedetecteerd worden, dan is dat een indicatie van een verbinding die ‘rot’ is. Kabels en connectoren moeten dan nagekeken worden op slechte verbindingen.
Met de lichtsensor kan men bijvoorbeeld zien of een installatiekast is geopend. Een verstoring in het dataverkeer kan daarmee misschien verklaard worden. Tijd en datum van verstoring kan zo direct gekoppeld worden aan dezelfde tijd en datum van het openen van de kast, hetgeen direct inzicht geeft in waar de verstoring vandaan komt.
Uniek aan de switches van Indu-sol is het gebruik van de automatische gain controle die in elke switch gebruikt wordt. Normaal regelt deze AGC het niveau van de binnenkomende signalen naar een niveau waarmee de elektronica van de switch overweg kan. Signalen die door verliezen in het netwerk te zwak zijn, worden hiermee automatisch op het gewenste niveau gebracht. De mate van gain control zegt ook iets over de kwaliteit van het netwerk. Zeker als in de loop der tijd de gain telkens opgeschroefd moet worden, duidt dat op verslechtering van de kabels. In de PROmesh switsche wordt de mate van gain control voor elke ingang continu gelogd en wordt er zo een extra trigger gegenereerd die afgaat als de signaalsterkte beneden een ingestelde grens zakt. Tijd dus om de bekabeling te vervangen.
Zoals gezegd zit deze AGGC in elke switch. Opvallend is het dan ook dat alleen Indu-sol het regelsignaal van de AGC ook gebruikt voor controle doeleinden.

De voordelen van netwerkbewaking
De netwerkbewakings- en diagnosefuncties van de managed switches maken een compleet overzicht van systemen en netwerksecties mogelijk. Plotselinge, niet-reproduceerbare gebeurtenissen kunnen worden gevolgd en de oorzaak kan worden bepaald: communicatiegebeurtenissen worden opgeslagen, grafisch gevisualiseerd in staafdiagrammen en hun kwaliteitswaarde wordt weergegeven. Ter vergelijking kan een streefwaarde of werkelijke waarde worden toegevoegd. Een geïntegreerde web interface biedt volledige toegang tot de bewakings- en diagnosegegevens zonder extra software. Als een afwijking wordt opgemerkt, zijn de eerste gegevens al beschikbaar, zonder handmatige meetinspanning. De gegevens uit het netwerk kunnen worden geïntegreerd in de bestaande onderhoudstools of worden geanalyseerd met krachtige software. Dit geeft organisaties een hulpmiddel om hun onderhoudsbenaderingen uit te breiden naar het netwerk.

Conclusie
Managed switches worden niet alleen gebruikt voor datatransmissie in productiefaciliteiten. Ze kunnen ook netwerkbewaking en -diagnostiek bieden. Dit gaat verder dan het zichtbaar maken van onverwachte gebeurtenissen of het analyseren van schermstromen: ook de mechanische slijtage van de kabels kan in kaart worden gebracht met de managed switches van Indu-sol. Ze bieden een uitgebreid overzicht van de status van het netwerk en zijn een belangrijk onderdeel voor uitgebreid voorspellend onderhoud.