Lập kế hoạch dung lượng CompactLogix L35E EtherNet/IP

CompactLogix 1769-L35E vẫn được sử dụng phổ biến trong các máy móc đã vượt quá kế hoạch mạng ban đầu. Các vấn đề mở rộng thường bắt đầu khi danh sách thiết bị bị xem như số lượng kết nối. Khả năng EtherNet/IP phụ thuộc vào loại lưu lượng mà mỗi thiết bị tạo ra, tần suất trao đổi dữ liệu và các tài nguyên bộ điều khiển mà ứng dụng đang sử dụng. Vì vậy, một quy trình đánh giá an toàn nên bắt đầu từ dự án đang chạy và dữ liệu chẩn đoán, không phải quy tắc chung về số thiết bị trên mỗi cổng.

Việc lập kế hoạch kết nối phải tính đến lưu lượng đã cấu hình, tốc độ cập nhật và rủi ro vòng đời, thay vì chỉ dựa vào số phích cắm Ethernet.

Bắt đầu với giới hạn bộ điều khiển được tài liệu hóa

Sổ tay hướng dẫn sử dụng bộ điều khiển CompactLogix 1769 của Rockwell Automation ghi rõ L35E hỗ trợ 100 kết nối CIP. Đây là giới hạn tài nguyên, không phải cho phép kết nối 100 thiết bị. Một thiết bị có thể cần nhiều hơn một kết nối, trong khi một số hoạt động truyền thông có thể dùng chung một kết nối được tối ưu hóa. Phiên bản firmware, cấu hình mô-đun, tag được tạo và tiêu thụ, thông điệp đã lưu trong bộ nhớ đệm cũng như các máy khách HMI hoặc giám sát đều ảnh hưởng đến tổng số cuối cùng.

Bộ điều khiển này cũng đã ngừng sản xuất. Rockwell liệt kê 1769-L35E là sản phẩm ngừng sản xuất kể từ ngày 20 tháng 12 năm 2020. Điều đó không khiến một hệ thống đang hoạt động trở nên không thể sử dụng, nhưng làm thay đổi quyết định kỹ thuật: vấn đề về dung lượng cần được đánh giá đồng thời với khả năng cung cấp thiết bị dự phòng, hỗ trợ firmware, mức độ phơi nhiễm an ninh mạng và chi phí của một sự cố không có kế hoạch.

Lập danh mục kết nối từ dự án

Mở dự án ngoại tuyến khớp với bộ điều khiển đang chạy và liệt kê mọi bộ chuyển đổi I/O được cấu hình, biến tần, tag được tạo hoặc tiêu thụ, đường dẫn thông điệp, máy chủ dữ liệu HMI, hệ thống lưu trữ lịch sử, cổng kết nối và kết nối lập trình. Ghi lại mỗi hoạt động trao đổi là I/O chu kỳ, dữ liệu được tạo, thông điệp tường minh hay hoạt động thăm dò từ máy khách. Không gán một mức sử dụng kết nối cố định chỉ dựa trên tên nhà cung cấp. Cấu hình thực tế mới là căn cứ chính xác.

Đối với I/O phân tán, hãy kiểm tra xem định dạng truyền thông được chọn tạo ra các kết nối trực tiếp đến mô-đun hay một kết nối được tối ưu hóa cho cả giá đỡ. Đối với lệnh MSG, xác định lệnh nào được lưu trong bộ nhớ đệm và liệu nhiều thông điệp có thể hoạt động đồng thời hay không. Đối với các hệ thống giám sát, hãy đếm các đường truyền thông độc lập và xem xét chiến lược thăm dò của chúng. Bảng tính nên liên kết từng kết nối được giả định với một đối tượng trong dự án hoặc cấu hình máy khách đã được kiểm thử.

Tách số lượng kết nối khỏi tải gói tin

Bộ điều khiển có thể vẫn nằm dưới ngưỡng kết nối nhưng vẫn cho hiệu suất mạng kém. Khoảng thời gian gói tin được yêu cầu, tần suất thông điệp, kích thước gói, phương thức multicast, cấu hình bộ chuyển mạch và các đợt lưu lượng tăng vọt từ nhiều máy khách đều ảnh hưởng đến tải gói tin. RPI rất ngắn phải được biện minh bằng yêu cầu của quy trình cơ khí và phản hồi điều khiển; làm cho mọi thiết bị nhanh hơn không khiến máy hoạt động tốt hơn.

Hãy thiết lập đường cơ sở khi máy đang sản xuất bình thường. Ghi lại mức sử dụng kết nối, bộ đếm lỗi Ethernet, các thông điệp bị bỏ lỡ hoặc hết thời gian, trạng thái I/O, khả năng phản hồi của HMI và hoạt động quét của bộ điều khiển. Lặp lại việc ghi nhận trong quá trình khởi động, tải công thức, các đợt cảnh báo tăng cao, truy cập bảo trì và những thời điểm cao điểm có thể xảy ra khác. Giá trị trung bình có thể che khuất khoảng thời gian ngắn gây ra lỗi gián đoạn.

Bộ chuyển mạch có quản lý, cấu trúc liên kết được lập tài liệu và các phép đo có thể lặp lại giúp chẩn đoán các lỗi dung lượng không liên tục.

Không dùng 1769-AENTR làm cổng L35E thứ hai

1769-AENTR là bộ chuyển đổi EtherNet/IP dành cho một cụm Compact I/O từ xa được điều khiển qua mạng. Đây không phải là giao diện Ethernet mở rộng giúp tăng nhóm tài nguyên truyền thông của bộ điều khiển L35E và cũng không thể gắn như cổng bộ điều khiển thứ hai để chuyển lưu lượng HMI hoặc thông điệp khỏi giao diện tích hợp. Thiết kế dựa trên giả định đó sẽ tạo ra một cấu trúc mạng không thể thực hiện chức năng được tuyên bố.

Nếu I/O từ xa phù hợp, một bộ chuyển đổi có thể tập trung I/O vật lý ở một vị trí khác, nhưng kết nối I/O sau cùng vẫn kết thúc tại bộ điều khiển. Nếu ứng dụng cần dung lượng truyền thông lớn hơn, mạng độc lập thứ hai, các chức năng bảo mật hiện đại hoặc hỗ trợ vòng đời dài hơn, giải pháp có thể là chuyển sang dòng bộ điều khiển mới hơn thay vì thêm một bộ chuyển đổi khác.

Giảm tải có thể tránh được mà không che giấu vấn đề

Việc tối ưu hóa phải duy trì các yêu cầu của quy trình. Xóa các đường dẫn đã bỏ và máy khách không sử dụng. Gộp các kết nối I/O khi nền tảng và loại mô-đun hỗ trợ. Chỉ lưu trong bộ nhớ đệm các kết nối MSG cần thực thi lặp lại nhanh chóng và tuần tự hóa các thông điệp không quan trọng để chúng không cùng mở một lúc. Chỉ tăng RPI hoặc khoảng thời gian thăm dò sau khi xác nhận rằng thời gian phát hiện, liên động, cảnh báo và chất lượng điều khiển vẫn ở mức chấp nhận được.

Sử dụng các bộ chuyển mạch công nghiệp có quản lý và lập tài liệu về cài đặt VLAN, multicast và IGMP khi phù hợp. Bộ chuyển mạch có thể kiểm soát hiện tượng phát tán lưu lượng không cần thiết và cải thiện khả năng quan sát, nhưng không thể tạo thêm tài nguyên kết nối cho bộ điều khiển. Tương tự, thêm một bộ chuyển mạch không quản lý chỉ thay đổi số lượng cổng, không thay đổi dung lượng của bộ điều khiển.

Chẩn đoán có phương pháp khi nghi ngờ lỗi dung lượng

Trước tiên, hãy xác nhận dự án đang chạy, mã sản phẩm bộ điều khiển, phiên bản firmware và cấu trúc liên kết mạng. Sau đó so sánh các kết nối đã cấu hình với dữ liệu chẩn đoán trực tiếp. Tìm các mô-đun I/O luân phiên giữa trạng thái đang chạy và bị lỗi, các lệnh MSG hết thời gian khi tải đạt đỉnh hoặc các giá trị HMI trở nên cũ trong khi logic bộ điều khiển vẫn tiếp tục thực thi.

Thay đổi từng biến một. Ngắt kết nối một máy khách không thiết yếu đã được phê duyệt, tạm dừng một dịch vụ thăm dò không quan trọng hoặc tạm thời tuần tự hóa các thông điệp trong khoảng thời gian bảo trì có kiểm soát. Nếu triệu chứng thay đổi, hãy đo tải trước và sau thay đổi thay vì tuyên bố thành công chỉ dựa trên một giờ hoạt động yên ổn. Không bao giờ kéo dài thời gian chờ hoặc tắt cảnh báo truyền thông chỉ để che giấu tình trạng tắc nghẽn.

Đưa phần mở rộng vào vận hành cùng các bài kiểm tra sự cố

Trước khi thêm một thiết bị, hãy xác định loại kết nối, yêu cầu cập nhật, bên chịu trách nhiệm và phản ứng khi xảy ra lỗi. Kiểm thử trong điều kiện sản xuất bình thường và nhu cầu đồng thời cao nhất có thể xảy ra một cách hợp lý. Ngắt thiết bị mới, khôi phục thiết bị, tắt mở nguồn mạng của thiết bị và xác nhận rằng bộ điều khiển, HMI và cảnh báo có thể phân biệt dữ liệu lỗi hoặc cũ với trạng thái quy trình hợp lệ. Đảm bảo quá trình khôi phục không bất ngờ khởi động lại thiết bị.

Lưu giữ danh mục, ảnh chụp dữ liệu chẩn đoán, cấu hình bộ chuyển mạch và kết quả nghiệm thu cùng với bản sao lưu hệ thống điều khiển. Để xem các lựa chọn phần cứng hiện tại, hãy tham khảo các hệ thống PLC và PAC; đối với bộ chuyển mạch có quản lý và các thành phần mạng, hãy sử dụng bộ sưu tập truyền thông và mạng. Quan điểm biên tập rất đơn giản: việc mở rộng L35E chỉ có cơ sở khi tải đỉnh đo được, cách ứng phó khi xảy ra lỗi và kế hoạch vòng đời đều được lập tài liệu.