Podjetje Datapan, vodilni razvijalec rešitev za avtomatizacijo HVAC sistemov v navtiki, je pri projektu nadgradnje klimatskih naprav v potniških kabinah naletelo na kompleksen izziv s področja mrežne infrastrukture. Zaradi naših bogatih izkušenj v industrijski avtomatizaciji, so se pri reševanju izzivov obrnili na podjetje Elektrospoji. S skupnim sodelovanjem smo prišli do želenega cilja in vzpostavili stabilno ter zanesljivo komunikacijo več kot 2000 krmilnikov na potniški ladji.
Izhodišča in izzivi
Projekt nadgradnje klimatskih naprav v potniških kabinah je od podjetja Datapan zahteval povezovanje približno 2000 krmilnikov UNIcab, ki komunicirajo prek Ethernet/MQTT protokola in morajo delovati v realnem času. Že v začetni fazi je bilo jasno, da bo omrežje predstavljalo osrednji element zanesljivosti celotnega sistema, saj ne gre zgolj za posamične povezave, temveč za kompleksno mrežno infrastrukturo. Obstoječa rešitev je temeljila na 5-portnih neupravljanih stikalih, ki v tako zahtevnem okolju niso nudila potrebne stabilnosti. Z analizo in podrobnejšo raziskavo, v kateri je sodeloval tudi naš partner Weidmüller, smo želeli ugotoviti, kaj povzroča nestabilnosti ter zakaj se krmilniki pogosto niso odzivali skladno s pričakovanji.
Rezultati analize so pokazali:
- težave z MAC tabelami ob večjem številu krmilnikov,
- preobremenitve zaradi broadcast/multicast prometa,
- nestabilnost po t. i. »blackout« dogodkih, ko se je omrežje ponovno vzpostavilo,
- nepredvidljivo prehajanje krmilnikov med »online« in »offline« stanjem.
Ugotovitve so pokazale, da bo za stabilno delovanje potrebna popolna prenova mrežne arhitekture, ki bo omogočala segmentacijo, nadzor prometa in centralizirano upravljanje.
Rešitve in rezultati
Elektrospoji smo, skupaj s partnerjem Weidmüller, pripravili celovito rešitev, ki je omrežju zagotovila stabilnost in zanesljivo delovanje. Ključni koraki so bili:
- Segmentacija omrežja: vzpostaviti je bilo potrebno 7 ločenih segmentov s topologijo zvezda, kar bo zmanjšalo obremenitev s prometom in preprečilo nepotrebne prenose.
- Uvedba upravljanih stikal Weidmüller: obstoječa neupravljana stikala smo nadomestili z modeli IE-SW-AL08M-8TX, ki omogočajo konfiguracijo VLAN-ov in centraliziran nadzor prometa.
- Optimizacija prometa: komunikacijo smo prilagodili tako, da krmilniki pošiljajo “heartbeat” podatke na nekaj sekund, spremembe procesnih spremenljivk pa samo ob dejanskih dogodkih, kar je bistveno zmanjšalo promet.
- Testiranje in odprava ozkih grl: z uporabo orodja za konfiguracijo mreže Weidmüller stikal smo odpravili kritične težave in zagotovili stabilno delovanje sistema.
Za ponazoritev zasnove nove mrežne arhitekture je bila pripravljena tudi shema omrežja, ki prikazuje segmentacijo v 7 ločenih VLAN, povezave med stikali in centralni SCADA nadzorni sistem. Poglejte skico omrežne arhitekture.
Z uvedenimi ukrepi smo dosegli, da se mreža danes po izpadih uspešno sama ponovno vzpostavi, komunikacija s SCADA sistemom poteka brez prekinitev, upravljanje je centralizirano in pregledno, hkrati pa je odpravljeno občasno “izpadanje” krmilnikov. Sistem tako stabilno povezuje več kot 2000 krmilnikov UNIcab in je postal referenčni primer, na katerem bomo gradili prihodnje nadgradnje.
Uspešno izveden projekt z Datapan je pokazal, da lahko tudi v izjemno zahtevnih okoljih zagotovimo stabilno in zanesljivo komunikacijo velikega števila krmilnikov, če je omrežje zasnovano premišljeno in z uporabo ustreznih rešitev.
