Industrial Ethernet 2021

Drie dagen informatie over industriële netwerken

Van 23 t/m 25 maart 2021 vinden de Industrial Ethernet Online kennisdagen plaats. Dit jaar niet één maar drie dagen vol met lezingen over datacommunicatie in de industrie. Lezingen die u vanuit uw eigen bureaustoel thuis of op het werk kunt volgen.

Industrial Ethernet 2021 is dit jaar een driedaags online evenement met interactieve webinars over de nieuwste ontwikkelingen en oplossingen op het gebied van industriële communicatie. Specialisten vanuit de industrie, maar ook de wetenschap zullen u bijpraten over de stand van zaken op dit moment.
Het programma bevat maar liefst 15 webinars. Thema’s die je kunt verwachten zijn onder andere Industrial Internet of Things, Smart Industry, Big Data, Predictive Maintenance, procesoptimalisatie, netwerken, IT/OT integratie, availability en (Cyber) Security.
Het evenement wordt georganiseerd door FHI en PI Nederland en is voor iedereen gratis te volgen. Op de website van het evenement kunt u zich aanmelden en aangeven welke webinars u graag wilt volgen.
Op het moment dat we dit schrijven, is nog niet het complete programma rond. Wel is al duidelijk dat een tweetal lezingen gaat over Single Pair Ethernet. Marcel Tuit van Weidmüller Benelux stelt u de vragen waarom we moeten overstappen naar Single Pair Ethernet en wat deze nieuwe technologie u mogelijk kan brengen. Niek Bessels van Harting bespreekt vervolgens met u het Single Pair Ethernet-ecosysteem. Alle benodigde componenten van de halfgeleiders, de filter- en transformatorcomponenten, de connectoren en bekabelingsoploss

ingen worden beschreven om u een goed overzicht te geven van het complete SPE-ecosysteem en hoe dit past bij de ontwikkeling van nieuwe apparaten en IIoT-oplossingen.
Single Pair Ethernet is een ontwikkeling die relatief nieuw is. Echt nieuw is 5G. Stefan Barten en Edward van Langemeen van Modelec gaan daarop in. Ze laten zien wat de ontwikkelingen zijn en hoe SmartRoaming werkt met 5G. We hebben het dan over mobiele, flexibel inzetbare verbindingen. De betrouwbaarheid en de kwaliteit hiervan sluiten steeds minder aan op de verwachtingen. Het initieel online brengen van systemen in het veld kost veel tijd en ergernis als je daar onvoldoende dekking hebt. Zij behandelen een aantal voorbeelden, die wat hun betreft tot het verleden behoren, want met SmartRoaming gaat de betrouwbaarheid naar een next level (afbeelding 1).

Uit de praktijk
Bart Pape van Helmholz Benelux verzorgt op het Industrial Ethernet event een presentatie over hoe verbindt u machines en installaties onderling, en in bedrijfsnetwerken? Bijna dagelijks worden hij en zijn team geconfronteerd met ethernet-problemen die ontstaan bij het integreren van machines en installaties in bedrijfsnetwerken en het onderling koppelen van machines en installaties.
Bart vertelde ons het volgende: Onze experts worden tijdens netwerk-interventies regelmatig geconfronteerd met netwerken die lukraak zijn aangesloten. Nieuwe machines en installaties worden allemaal gekoppeld aan het bestaande bedrijfsnetwerk, zonder vooropgezet plan. Beperkt overleg met de IT-afdeling voorkomt weliswaar dat er dubbele IP-adressen gebruikt worden, maar daar blijft het vaak bij. Het aldus opgebouwde netwerk is een ‘plat’ layer 2 netwerk waarin alles aan alles is gekoppeld en de netwerkbelasting niet alleen groot is, maar vooral ook onvoorspelbaar , aldus Bart Pape.
Volgens Bart is veel van de problematiek bij industriële ethernet terug te voeren op het netwerkverkeer. PI-international, de wereldwijde organisatie die de standaarden omtrent PROFINET beheert en ontwikkelt, raadt een maximale netwerkbelasting aan van 20%. Dit lijkt laag, maar geeft u wel de garantie dat het berichtenverkeer binnen het netwerk te allen tijde goed afgehandeld wordt. Bij kleine netwerken is de grens van 20% veelal geen probleem, maar bij een netwerk waar letterlijk alles met alles verbonden is, wordt dat een uitdaging. Niet alleen ontstaat er op een gegeven moment een overbelasting aan dataverkeer van PROFINET-deelnemers, maar kan een printer, een IP-camera of zelfs een medewerker die in een verloren moment een YouTube-filmpje bekijkt voor een echte overbelasting van het netwerk zorgen.
Grote ‘platte’ netwerken zoals we die in de bureau-omgeving tegen komen, moeten we dus voorkomen. Evenzo moeten we voorkomen dat er onverwachte pieken in het netwerkverkeer voorkomen. Bij PROFINET is in principe exact bekend wat de netwerkbelasting is. De netwerkdeelnemers wisselen immer constant dezelfde data uit zoals de actuele temperatuur, de stand van een as, de snelheid van een motor, etc. Hierdoor is exact te bepalen wanneer de grens van 20% benaderd wordt. Komt de grens in zicht, dan wordt het tijd om te gaan kijken naar segmentering van het netwerk. We hebben het dan over het toepassen van routers en couplers om afzonderlijke netwerken te maken die toch op de één of andere manier met elkaar kunnen communiceren. Bij een coupler gaat dat om data die op byte-niveau overgedragen wordt. U moet dit zien als netwerk 1 die een bepaalde waarde in een register van de coupler schrijft waarna netwerk 2 deze waarde ophaalt voor verdere verwerking.
Heel anders werkt een router met firewall. Deze moet u zien als een regisseur die bepaalt welke netwerkdeelnemers uit het ene netwerk mogen communiceren met netwerkdeelnemers uit het andere netwerk en welke berichten van het ene netwerk naar het andere netwerk overgedragen mogen worden. De router is dus bepalend en dient vooraf goed geconfigureerd te worden, iets dat met een coupler niet nodig is. Hier moet alleen de software van de besturingscomputers aangepast worden om het overdragen van data mogelijk te maken.

Wall IE
Een apparaat dat speciaal gemaakt is voor het scheiden van netwerken is de WALL IE van Helmholz (afbeelding 2). Deze is op verschillende manieren inzetbaar. De NAT-bedrijfsmodus dient voor het doorsturen van het dataverkeer tussen verschillende netwerken waarbij hij de IP-adressen omzet. Problemen met dubbele IP-adressen voorkomt hij. Tegelijkertijd kan hij als pakketfilter werken om de toegang tot het achterliggende netwerk te beperken.
In de bridge-mode fungeert WALL IE als een Layer 2-switch. In tegenstelling tot normale switches is pakketfiltering in deze bedrijfsmodus echter ook mogelijk. Dit betekent dat de beperking van de toegang tot afzonderlijke delen van uw netwerk kan worden bereikt zonder dat hiervoor verschillende netwerken moeten worden gebruikt.
WALL IE beschermt het netwerk als een firewall ook tegen ongeautoriseerde toegang. Dankzij de individuele configuratie kan de firewall eenvoudig worden aangepast aan de eisen van het betreffende netwerk. (afbeelding 3).

De functionaliteit van de WALL IE:

• Bridge-functie voor identieke IP-adresbereiken
• NAT (Basic NAT, SNAT, NAPT en port forwarding)
• Toegangsbeperking door pakketfilters: IPV4-adressen, protocol (TCP/UDP), poorten, MAC-adressen
• Vermindering van de netwerkbelasting door het filteren van broadcast- en multi-cast-berichten
• Snelle en eenvoudige configuratie via een webinterface
• Statische routes naar andere netwerken
• Rapportage van gebeurtenissen naar een Syslog-server
• Import en export van de configuratie
• DHCP-server (LAN) / DHCP-client (WAN)
• Gebruikersadministratie
• Industrie-compatibel ontwerp voor montage op een DIN-rail
• Integratie van machinenetwerken in het hogere installatienetwerk

Ter overweging
Als machinebouwer kun je nog zo’n mooie machine maken, als die aangesloten moet worden op een netwerk dat al overbelast is, dan is dat vragen om problemen. Veelal spreekt de machinebouwer met zijn klanten af dat de netwerkvoorziening voor de klant is, maar als de machine niet goed functioneert omdat het netwerk van de klant niet toereikend is, dan krijgt veelal de machine de schuld. Met de juiste apparatuur om het netwerk van de machine en dat van de klant te scheiden, kan in ieder geval aangetoond worden dat het probleem niet bij de machine zit. Als machinebouwer ben je dan aantoonbaar ingedekt.

Tot slot
De genoemde lezingen zijn slechts een beperkte opsomming van het programma. Ga naar de website van het evenement voor de actuele informatie, alsmede om u aan te melden om deel te nemen.