Phoenix Contact, Themadag industriële netwerkarchitectuur

Themadag Industriële

netwerkarchitectuur

Najaar 2014

Welkom bij PHOENIX CONTACT

Themadag “Industriële netwerkarchitectuur”

Sjoerd Hakstege

Henk Capoen

1/88


Programma:

09:00 Welkom en introductie09:15 Introductie Ethernet10:45 Pauze11:15 Fysische implementatie 12:15 Lunch13:00 Ethernet TCP/IP 13:30 Netwerk Diagnose 14:45 Pauze15:15 Segmentatie van netwerken15:45 Afsluiting16:00 Einde

Cito Benelux groepHolding

Logistiek- en

Kwaliteitsmanagement

Financieel-,

Automatiserings-

en Personeelsmanagement245 werknemers

in de Benelux

Opgericht in 1978

Omzet:

€ 110 mln. (in 2012)

NL NL NLB

2/88

Masterversion 13

Ontwikkeling

1923

1985

19661957

vandaag

Masterversion 13

PHOENIX CONTACT hoofdvestiging

Blomberg

Bad Pyrmont

3/88

Masterversion 13

PHOENIX CONTACT Electronics

Bad Pyrmont

Blomberg

Masterversion 13

Wereldwijd

4/88

CA_Kanada.pps

CA_Kanada.pps

US_Usa.pps

US_Usa.pps

MX_Mexiko.pps

MX_Mexiko.pps

BR_Brasilien.pps

BR_Brasilien.pps

AR_Argentinien.pps

AR_Argentinien.pps

FI_Finnland.pps

FI_Finnland.pps

No_Norway.pps

No_Norway.pps

IE_Irland.pps

IE_Irland.pps

GB_Grossbritannien.pps

GB_Grossbritannien.pps

SE_Schweden.pps

SE_Schweden.pps

DK_Daenemark.PPs

DK_Daenemark.PPs

LT_Litauen.pps

LT_Litauen.pps

PL_Polen.pps

PL_Polen.pps

Ru_Russland.pps

Ru_Russland.pps

NL_Niederlande.pps

NL_Niederlande.pps

BE_Belgien.pps

BE_Belgien.pps

FR_Frankreich.pps

FR_Frankreich.pps

ES_Spanien.pps

ES_Spanien.pps

PT_Portugal.pps

PT_Portugal.pps

IT_Italien.pps

IT_Italien.pps

ZA_Suedafrika.PPs

ZA_Suedafrika.PPs

RO_Rumaenien.pps

RO_Rumaenien.pps

LU_Luxemburg.pps

LU_Luxemburg.pps

CH_Schweiz.pps

CH_Schweiz.pps

UA_Ukraine.pps

UA_Ukraine.pps

CZ_Tschechien.pps

CZ_Tschechien.pps

HU_Ungarn.pps

HU_Ungarn.pps

AT_Oesterreich.pps

AT_Oesterreich.pps

TR_Tuerkei.pps

TR_Tuerkei.pps

IL_Israel.pps

IL_Israel.pps

IN_Indien.pps

IN_Indien.pps

KR_Korea.pps

KR_Korea.pps

JP_Japan.pps

JP_Japan.pps

CN_China.pps

CN_China.pps

TW_Taiwan.pps

TW_Taiwan.pps

MY_Malaysia.pps

MY_Malaysia.pps

SG_Singapur.pps

SG_Singapur.pps

UAE.pps

UAE.pps

AU_Australien.pps

AU_Australien.pps

NZ_Neuseeland.pps

NZ_Neuseeland.pps

German Sales Force/GER_D.pps

German Sales Force/GER_D.pps

CL_Chile.pps

CL_Chile.pps

SK_Slowakei.pps

SK_Slowakei.pps

Masterversion 13

Medewerkers / omzet

€

Omzet € 1.59 mrd.

Medewekers wereldwijd 12.800Medewerkers wereldwijd 12.800

Omzetverdeling

Duitsland

30%

Internationaal

70%

Masterversion 13

Structuur

5/88

Masterversion 13

Device Connectors

Masterversion 13

Industrial Components

6/88

Masterversion 13

Industrial Electronics

Masterversion 13

Control and Industry Solutions

7/88

Masterversion 13

Proces-industrie

Duurzameenergie

Olie en gas TelecommunicatieAutomobiel

Water en afvalwater

Machinebouw Elektronica UtiliteitInfratechniek

Markten

Masterversion 13

Themadag “Industriële netwerkarchitectuur” Alles voor uw Industrieel Ethernet netwerk

8/88

Masterversion 13

Ideal for Powerlink and FL-Net

Hubs for industrial networkingProven technology for special cases

Masterversion 13

Unpack - plug in - ready!

Switches for Industrial AutomationStandard Function Switches

9/88

Masterversion 13

Ideal for use in machine building

Switches for Industrial AutomationIP67 Switches

Masterversion 13

Entering redundancy and diagnostics

Switches for Industrial AutomationLean Managed Switches

10/88

Masterversion 13

High performance for automation networks

Switches for Industrial AutomationSmart Managed Switches

Masterversion 13

Compact solution for machine building

Switches for Industrial AutomationSmart Managed NAT Switch

11/88

Masterversion 13

Powerful Ethernet backbone

Switches for Industrial AutomationModular Managed Switches

Masterversion 13

Consistent integration into IT networks

Switches for Industrial ITSmart Managed Switches

12/88

Masterversion 13

IEC 61850-3

Switches for Smart Grid(Un)Managed Switches and Redundancy modules

Robust hardware for power networks

Masterversion 13

Infrastructure Components for Industrial AutomationPower over Ethernet

Date and Energy via the Networkcable

13/88

Masterversion 13

Next Generation Wireless LAN – fast and reliable

Infrastructure Components for Industrial AutomationWireless Ethernet

Masterversion 13

Wireless transmission – easy, reliable, secure

Infrastructure Components for Industrial AutomationIndustrial Bluetooth

14/88

Masterversion 13

Innovative protection for your automation system

Infrastructure Components for Industrial AutomationNetwork Security

Masterversion 13

Ideal for interference-free connections

Infrastructure Components for Industrial AutomationFiber Optic Media Converters

15/88

Masterversion 13

Electrical isolation up to 4 kV

Infrastructure Components for Industrial AutomationIsolators

Masterversion 13

Integration of serial devices in Ethernet networks

Infrastructure Components for Industrial AutomationCOM-Servers

16/88

Masterversion 13

We connect the world

Infrastructure Components for Industrial AutomationModems for Remote Communication

Masterversion 13

Easy integration into automation visualization

Software for Industrial EthernetSNMP-OPC Server

17/88

Masterversion 13

Effective protection against surcharges from lightning strikes or switching operations

Prevent unexpected failure

Infrastructure Components for Industrial AutomationSurge protection

Masterversion 13

Quick and easy field installation

Infrastructure Components for Industrial AutomationFiber Optic-based cabling solutions

18/88

Masterversion 13

The ideal solution for your automation network

Infrastructure Components for Industrial AutomationCopper-based cabling solutions

Masterversion 13

Themadag “Industriële netwerkarchitectuur” Wij maken Ethernet eenvoudig

From cable to backbone-switch

19/88

Masterversion 13


Programma:


20/88

1

THEMADAG 03 /12 / 2014

IndustriëleNetwerkarchitectuur

INTRODUCTIE

2

Introductie

INNOVATIES IN INDUSTRIËLE AUTOMATISERING

Streven naar een uniform industrieel netwerk.

o Transparante data uitwisseling tussen verschillende installaties

Performante koppeling tussen bedrijfsnetwerk en productienetwerk

o Vlotte data flow (EPR MES productievloer)

21/88

3

HEDEN:

Moderne automatiseringsprojecten worden gekenmerkt door open systemen en communicatienetwerken gebaseerd op Ethernet TCP/IP

Introductie

4

HEDEN:Level 3 (MES niveau)

Implementatie van MES vraagt uitgebreide IT-configuratie op basis van Ethernet TCP/IP

Introductie

22/88

5

HEDEN:Level 2 (cell niveau)

Koppeling PLC/SCADA-systemen/Servers via Ethernet TCP/IP

Introductie

6

HEDEN:Level 0 (IO niveau)

Implementatie van PROFINET IO

Introductie

23/88

7

Introductie

8

Introductie

24/88

9

Introductie

10

THEMADAG

ETHERNETInleiding


25/88

11

Ethernet

12

Ethernet

26/88

13

Industrial Ethernet

14

Industrial Ethernet

# Omgevingsinvloeden

27/88

15

THEMADAG

ETHERNETFysische implementaties


16

IEEE 802.3

10Mbps

100Mbps

1000Mbps

10Gbps

40Gbps

10 BASE-5 10 BASE-2 10 BASE-T 10 BASE-FL

coaxkabel twisted pair glasvezel

100BASE-TX 100BASE-FX

1000BASE-T 1000BASE-SX LX ZX

10GBASE-T 10GBASE-SR SW LR LW ER EW10GBASE-CX4

Ethernet – fysische implementaties

28/88

17

IEEE 802.3

10Mbps

100Mbps

1000Mbps

10Gbps

40Gbps

twisted pair glasvezel

100BASE-TX 100BASE-FX

RJ-45 connector Sterstructuur, centrale switch (hub) Segmentlengte max. 100m Twisted pair CAT5 Full duplex dataoverdracht

Fiber multimode/singlemodeo 2km multimode 1310nmo 60km, singlemode 1310nmo 100km, singlemode 1550nm


18

IEEE 802.3

10Mbps

100Mbps

1000Mbps

10Gbps

40Gbps

twisted pair glasvezel

Sterstructuur, centrale switch Segmentlengte max. 100m Twisted pair CAT5e Dataoverdracht over 4 paren, PAM5

1000BASE-SX, multimode 850nm, tot 550m 1000BASE-LX, multimode 1310nm, tot 550m 1000BASE-LX, singlemode 1310nm, tot 5km 1000BASE-ZX, singlemode 1550nm, 50-100km

1000BASE-T 1000BASE-SX LX ZX


29/88

19


Glasvezeltypes

20


Bekabeling voor Ethernet en PROFINET

Bekabelingsconcepten van de kantooromgeving kunnen niet onbeperkt in ruwe industriële omgevingen worden toegepast

Aandacht bij de keuze van kabels en connectoren:

o EMC afscherming

o Robuuste opbouw (schok en trillingsbestendig)

o IP67

o Eenvoudige en betrouwbare aansluittechniek

30/88

21


Bekabeling voor Ethernet en PROFINET

Shared Ethernet Switched Ethernet

Hub Switch

22

Wireless LAN: IEEE802.11


31/88

23

IEEE 802.11

802.11b

802.11a

802.11g

802.11n


2.4GHz 11Mbps

5GHz 54Mbps

2.4GHz 54Mbps

2.4GHz / 5GHz 600Mbps

24


Wireless LAN: IEEE802.11b/g/n

32/88

25


25

Wireless LAN: IEEE802.11a/h/n

26


26

Bluetooth

2483.52400

83,5 MHz

1 79................................ ...............................

22MHz

33/88

27


27

2483.52400

83,5 MHz

1 79............................... ........................

22MHz

- Automatic mechanism: AFH (Adaptive Frequency Hopping)- Manual mechanism: WLAN Channel Skipping

Bluetooth

28

THEMADAG

ETHERNETDatalinklaag


34/88

29

MAC adressering

Ethernet: datalinklaag

30

Ethernet dataframe

Ethernet dataframes

35/88

31

Ethernet dataframes

31

Ethernet dataframe uitbreiding

IEEE802.1Q: Tagged frame

32

Ethernet – datalink laag

32

CSMA/CD

Shared Ethernet collisiondomein, een netwerkdomein waar botsingen kunnen optreden.

Collisionerkenning + verwerking is noodzakelijk

36/88

33


33

CSMA/CD

CSMA/CD bepaalt max. segment lengte en min. aantal databytes in dataframe

NIET MEER VAN TOEPASSING BIJ SWITCHED ETHERNET

34

WLAN – CSMA/CA

TAKEN VAN DE MAC LAYER

Toegang tot het medium, Ondersteuning voor roaming, authenticatie, energiebesparing

3 GEDEFINIEERDE TOEGANGSMECHANISMEN

o DCF (distributed coordination function)

Verplichte basismethode CSMA/CA

RTS/CTS optie voor hidden nodes

o PCF (point coordination function)

opstoppingsvrije pollingmethode voor tijdskritische diensten


37/88

35

Het verplicht toegangsmechanisme dat IEEE 802.11 specificeert is CSMA/CA

CSMA

Carrier Sense Multiple Access

Collisions zijn niet te detecteren op een draadloos netwerk

Gebruik van ACK’s (positieve bevestiging van goede ontvangst van een bericht)

CA

Collision Avoidance: grootste kans op botsingen na een bezet medium

Gebruik van random backoff time na het idle worden van het medium


WLAN – CSMA/CA

36

Enkele belangrijke parameters omtrent de wachttijden voor de toegang tot het medium:

SIFS (Short Interframe Spacing): kortste wachttijd voor mediumtoegang (dus hoogste prioriteit), voor DSSS bedraagt SIFS 10µs.

bv: ACK-berichten en reacties op pollingacties

PIFS (PCF Interframe Spacing): middelmatige prioriteit, SIFS + één slottijd

Voor de pollingacties van een AP

DIFS (DCF Interframe Spacing): laagste prioriteit voor mediumtoegang, voor asynchrone datadiensten, SIFS + twee slottijden


WLAN – CSMA/CA

38/88

37

DIFS

medium bezet

directe toegang als medium langer dan DIFS vrij is

DIFS

medium bezetPIFS

SIFS

slottijd

VEROVERINGSFASE

twistvenster: gerandomiseerd backoffmechanisme


WLAN – CSMA/CA

38


WLAN – CSMA/CA

39/88

39

Station A (source)

Station B (destination)

Andere stations

G3

RTS

G1

CTS

G1

DATA

G1

ACK

NAV (RTS)

NAV (CTS)

G3

G1: SIFS, short interframe space(10 µs DSSS)

G3: DIFS, distributedcoordination functioninterframe space (50 µs DSSS)

RTS: ready to send

CTS: clear to send

ACK: acknowledge (bevestiging)

NAV: network allocation vector (timer in een station)

OPTIONEEL: RTS/CTS


WLAN – CSMA/CA

40

THEMADAG

ETHERNETHardware


40/88

41

Ethernet – Structuurelementen

De switch

42


Karakteristieken van de switch

Filtering van het dataverkeer:

o Betere netwerkprestaties

o Switch is zelflerend, uit de berichten (SA/DA)

o Gegevens worden bijgehouden in MAC tabel

Iedere poort van een switch sluit een collisione domein af

Eenvoudige netwerkuitbreiding

Autonegotation: koppeling van koperen segmenten met verschillende overdrachtsnelheden

41/88

43


De switch – De MAC tabel

44


Unmanaged Switches Plug & Play, geen bijkomende features

Compacte industriële standaard switches voor productieautomatisering / machinebouw

Managed Switches Webbased & SNMP configureerbaar, diagnose

Ondersteuning van # features (redundantie, VLAN, …)

Modulaire opbouw mogelijk

WLAN AP/CLIENTS

42/88

45


Smart Managed Compact Switch: SMCS 6GT/2SFP

46


Smart Managed Compact Switch: SMCS 6GT/2SFP

6 Gigabit poorten, 2 optische poorten als SFP slot

Configuratie van de switch: webbased, SNMP of serieel V.24 (RS-232)

Redundantie met RSTP of MRP

Port Mirroring

Topologie verkenning m.b.v. LLDP

VLAN, Smart mode,

43/88

47


SMCS: opbouw

48


SMCS: status LEDS

44/88

49


SMCS: redundante power supply / alarm contact

50


SMCS: PIN assignment bij

RJ45 connectoren

45/88

51


SMCS: SFP modules

52


SMCS: smart mode

Smart mode: de gebruiker kan de operating mode veranderen zonder de management interface

o RESET naar default settings

o SET PROFINET MODE

o Smart mode verlaten zonder veranderingen

46/88

53


Unmanaged switches – IP67 protection

54

WLAN: FL WLAN 510x

47/88

55

o Ondersteunt IEEE 802.11 a/b/g en n

o Werkt in de 2.4GHz of de 5 GHz band

o Te configureren als accesspoint, repeater of client

o 2x RJ45 poorten voor LAN

o Industriële uitvoering, IP20

o MIMO technologie

o Safety functies volgens de 802.11i: WPA2, WPA-PSK, TKIP en AES

o Configuratie via WBM, SNMP en CLI via SSH/Telnet

Belangrijkste eigenschappen

WLAN: FL WLAN 510x

56

WLAN: FL WLAN 510x

48/88

57

WLAN: FL WLAN 510x

Access Point

Client mode

58

WLAN: FL WLAN 510x

Repeater mode

49/88

59

Draadloze koppelingen

Via WLAN of Bluetooth

FL WLAN EPA FL BT EPA

60

Ethernet – Power over Ethernet

PSE IEEE802.3af : eindtoestellen zoals WLAN AP’s, IP camera’s, … worden via 1 kabel aangesloten, energie en data in één Ethernetkabel

50/88

6161


PoE, alternatief A

62


PoE, alternatief B

51/88

63

THEMADAG

ETHERNETUitbreidingen


64

Netwerk beschikbaarheid Automatisch herstellen

o Losgekoppelde of gebroken kabel

o Crash switch

o One point of failure

Hersteltijd

Grace time: tijd dat een applicatie zonder controle systeem in running kan zijn

Ethernet – Redundantie

Applicatie Grace time

Niet tijdskritische automatisering / bedrijfsnetwerken 20s

Discrete automatisering / automatiseringsmanagement 2s

Continue automamtisering 200ms

Tijdskritische automatiseringsprojecten 20ms

52/88

65

Standaard Protocol

o STP

o RSTP (1 – 10 s)

o MRP (100 - 200 ms) (Redundancy & Profinet)

Fabrikant propriëtair protocol (Phoenix Contact)

o Extended Ring Redundancy (15 ms)


66

Rapid Spanning Tree Protocol

o Standaard IEEE 802.1W

oMesh- en ring en boomstructuur

oOmschakeltijd = meerdere seconden (1 tot 10 s)

o Flexibel, Goedkoper

o Toepassing : niet tijdkritische processen (discrete processen)

oUitbreidbaar met Fast Ring detection voor snellere hersteltijden (100 tot 500ms)


53/88

67


Rapid Spanning Tree Protocol

68

MRP (Media Redundantie Protocol)

o Standaard IEC 62439

oRing architectuur

oOmschakeltijd : 100 – 200 ms

oMRP-manager

oWordt ondersteunt door Profinet switches & Profinetdevices verhoogde betrouwbaarheid op de productievloer

o50 toestellen


54/88

69

Werking MRPo Manager sluit 1 poort logisch af (loops)

o Data berichten via andere poort (lineaire topologie)

o Test berichten via manager poorten

o Fout -> Test frames niet ontvangen -> poort openen


70

Werking MRPo Manager verzendt testframes om de 20 ms

o Verlies van 3 testframes = fout => Tot. = 60 ms

o Manager zegt aan ander switches dat topologie gaat veranderen : 3 x 20 ms = 60 ms => Tot. = 120 ms

o Switches onthouden nieuwe topologie

o Gesloten poort wordt geopend

o Totaal 200 ms met andere onregelmatigheden


55/88

71

IEEE 802.3ad (Link aggregation, trunking)

samenvoegen van meerdere

netwerkverbindingen

met het doel een hogere

doorvoersnelheid te bekomen

Ethernet – Link aggregation

72

Ethernet – VLAN

VLAN Een VLAN is een subnet dat eerder logisch/functioneel dan fysisch

gescheiden is van de rest;

Een VLAN heeft zijn eigen broadcast en multicast domein;

Datapakketten worden enkel binnen een VLAN verstuurd;

De deelnemers van een VLAN kunnen verspreid zijn over een grote regio binnen een volledig Ethernet netwerk

Een router / laag 3 switch is noodzakelijk om berichten tussen verschillende VLAN’s mogelijk te maken

56/88

73

Ethernet – VLAN

PLCPLC--33I/OI/O-- GGI/OI/O-- BBPLC 1 PLC 1 I/OI/O-- AA I/OI/O--CC HMIHMII/OI/O-- DD PLC 2PLC 2I/OI/O--EE I/OI/O--FF

VLAN A VLAN B VLAN C

PLCPLC--33I/OI/O-- GGI/OI/O-- BBPLC 1 PLC 1 I/OI/O-- AA I/OI/O--CC HMIHMIHMIHMII/OI/O-- DD PLC 2PLC 2I/OI/O--EE I/OI/O--FF

VLAN A VLAN B VLAN CVLAN A VLAN B VLAN C

Statische VLANs / Dynamische VLANs

74

THEMADAG

TCP/IPInleiding


57/88

75

TCP/IP

TCP/IP model

76

TCP/IP model

TCP/IP

58/88

77

1010 1011 1000 0100 ………………………………. 1101 0101 1110 0101 1110

Ethernet dataveldEth Header

Ehternet dataframe

Eth Header IP dataveldIP header

IP Pakket

Eth Header TCP dataveldIP header TCP header

TCP segment

Ethernet TCP/IP berichtopbouw

TCP/IP

78

Eth Header TCP dataveldIP header TCP header

SA DAHdr SP DP HdrDA SA Hdr …………….

TCP/UDP poortnummers

IP adressen

Hardware adressen: MAC adressen voor Ethernet

Ethernet TCP/IP berichtopbouw

TCP/IP

59/88

79

Hardware adressering, ongestructureerd, binnen één netwerk

Ethernet – MAC adressen

TCP/IP

80

DOELSTELLING IP PROTOCOL

Pakket transmissie, verbindingsloos

Adres management

Segmentatie

Routering

DOELSTELLING TCP PROTOCOL

Betrouwbaar , verbindingsgeoriënteerd end to endprotocol

Verbindingsgericht : verbinding opzetten,

Verbinding gebruiken, verbinding stopzetten

TCP/IP

TCP/IP

60/88

81

ROUTER

2 of meerdere netwerken met elkaar verbinden

Gericht doorsturen van datapakketten op basis van IP adressen

Maakt gebruik van dynamische routeringstabellen: IP adressen gelinkt aan het volgende knooppunt (next hop)

TCP/IP

82

THEMADAG

TCP/IPIP protocol


61/88

83

SOORTEN ROUTERS

Breedbandrouter: voor thuisgebruik om meerdere computers aan te sluiten op één breedbandaansluiting via één publiek IP adres (integratie van WLAN access point).

Professionele router: koppeling bedrijfsnetwerk aan publiek breedbandnetwerk, meestal toewijzing van meerdere publieke IP adressen voor mail, web of andere internetservers (gebruik van DMZ)

Industriële router: routers voor het koppelen van industriële netwerken aan bedrijfsnetwerken, volledig gebaseerd op Ethernet TCP/IP communicatie

ISP router: routers die gebruikt worden door internet service providers in hun eigen netwerk. Deze routers moeten enorme hoeveelheden data kunnen routeren.

TCP/IP

84

TCP/IP

62/88

85

IP adres

TCP/IP

86

TCP/IP

63/88

87

IP adres: klasse A

TCP/IP

88

IP adres: klasse B

TCP/IP

64/88

89

IP adres: klasse C

TCP/IP

90

Opdeling volgens klasse Klasse A, NET ID eerste getal, eerste getal tussen 1 en 126

Klasse B, NET ID eerste twee getallen, eerste getal tussen 128 en 191

Klasse C, NET ID eerste drie getallen, eerste getal tussen 192 en 223

Subnetmask

De bits van het netwerkgedeelte krijgen de waarde 1De bits die het hostgedeelte voorstellen krijgen de waarde 0

Voorbeeld: subnetmask is 255.255.0.0, NET ID eerste twee getallen

CIDR notatie (Classless Inter Domain Routing)

Voorbeeld: 144.20.11.11/16, NET ID eerste twee getallen

TCP/IP

65/88

91

PUBLIEKE IP adressen Uniek op het Internet

Bepaald door ISP (Internet Service Providers)

IP adres is statisch of dynamisch: DHCP Servers

Vertaling IP adres naar symbolische hostnamen: DNS Servers

IP adressen voor PRIVÉ NETWERKEN

Klasse A netwerken 10.0.0.0 10.255.255.255

Klasse B netwerken 172.16.0.0 172.31.255.255

Klasse C netwerken 192.168.0.0 192.168.255.255

TCP/IP

9292

Speciale IP adressen

TCP/IP

66/88

93

Subnetmask / Classless Inter-Domain Routing

TCP/IP

94

LOGISCHE VERBINDING (POORTEN)

TCP protocol

TCP/IP

67/88

95

THEMADAG

TCP/IPTCP protocol


96

INTERNET is gebaseerd op het CLIENT SERVER model

TCP/IP

68/88

97

KENMERKEN van een Server applicatie

TCP/IP

98

KENMERKEN van een Client applicatie

TCP/IP

69/88

99

TCP/IP endpoint

TCP/IP

100

CLIENT SERVER model: ondubbelzinnige communicatie

Ieder internetsocket (de combinatie van lokaal IP adres, lokaal poortnummer,

remote IP adres en remote poortnummer) moet uniek zijn.

TCP/IP

70/88

101

LOGISCHE VERBINDING (POORTEN)

TCP/IP

102

THEMADAG

TCP/IPUitbreidingen


71/88

103

NAT, Network Address Translation

Ondersteunende protocollen

104

NAT, Network Address Translation


72/88

105

ARP definieert twee berichten:

- Request bevat een IP adres en verzoekt om het corresponderende hardware adres

- Response bevat het IP adres en het hardware adres

ARP (Address Resolution Protocol)


106

ICMP definieert vijf foutberichten en vier informatieve berichten

- Source quench

- Time Exceeded

- Destination unreachable

- Redirect

- Fragmentation required

Informatieve berichten:

- Echo request/reply

- Address mask request/reply

Bereikbaarheid van een host controleren: PING

Een route traceren: TRACERT

ICMP (Internet control message protocol)


73/88

107

Koppeling symbolische hostnaam aan een endpoint : www.google.be

DNS staat voor:

Een gedistribueerde database welke geïmplementeerd is in een hiërarchie van DNS servers

Een applicatielaagprotocol waarmee hosts en DNS servers kunnen communiceren om de vertaalslag (het omzetten van een IP adres in een hostnaam en omgekeerd) te maken.

3 klassen DNS servers:

Root DNS servers

Topleveldomein (TLD) DNS servers

Verifiërende DNS servers

DNS (Domain name System)


108

Iteratieve zoekactie Recursieve zoekactie

DNS (Domain name System)


74/88

http://www.google.be/

109

SNMP: Simple Network Management Protocol


110


Fabrikant onafhankelijke standaard voor Ethernet management

de MIB (Management Information Base (RFC1213)) is de omschrijving van alle variabelen die een bepaald netwerkelement bevat.

SMI (Structure of Management Information (RFC 1155)) is de structuur voor het opslaan van de netwerkinformatie.

SNMP is het communicatieprotocol tussen de manager en een netwerkdeelnemer (agent) (RFC1157). Definieert commando’s om informatie te lezen en te schrijven. Definieert formats voor fout- en toestandsmeldingen.


75/88

111



112



76/88

113



114

THEMADAG

NETWERKSEGMENTATIEVoorbeeld


77/88

115

172.16.0.0/16192.168.1.0 /24

192.168.10.0 /24

192.168.1.1 172.16.20.1

192.168.10.1 172.16.20.2

192.168.1.50

192.168.1.60

192.168.10.80

192.168.10.70

172.16.0.1

NETWERKSEGMENTATIE

172.16.1.15

116

172.16.0.0/16192.168.1.0 /24

192.168.10.0 /24

192.168.1.1 172.16.20.1

192.168.10.1 172.16.20.2

192.168.1.50

192.168.1.60

192.168.10.80

192.168.10.70

172.16.0.1

NETWERKSEGMENTATIE

172.16.1.15

ROUTEN

78/88

117

172.16.0.0/16192.168.1.0 /24

192.168.10.0 /24

192.168.1.1 172.16.20.1

192.168.10.1 172.16.20.2

192.168.1.50

192.168.1.60

192.168.10.80

192.168.10.70

172.16.0.1

NETWERKSEGMENTATIE

172.16.1.15

NAT

118

172.16.0.0/16192.168.1.0 /24

192.168.1.0 /24

192.168.1.1 172.16.20.1

192.168.1.1 172.16.20.2

192.168.1.50

192.168.1.60

192.168.1.60

192.168.1.50

172.16.0.1

NETWERKSEGMENTATIE

172.16.1.15

79/88

119

172.16.0.0/16192.168.1.0 /24

192.168.1.0 /24

192.168.1.1 172.16.20.1

192.168.1.1 172.16.20.2

192.168.1.50

192.168.1.60

192.168.1.60

192.168.1.50

172.16.0.1

NETWERKSEGMENTATIE

1:1 NAT

172.16.1.15

120

THEMADAG

PROFINET


80/88

121

IT-Applicaties PROFINET Applicaties

HTTPDHCPSNMP…

Standaard data Real-time data

TCP/UDP

IP

IEEE 802.3 / IEEE 802.11Real-time Protocol

Real-time data

Protocol stack

PROFINET RT - karakteristieken

122

PROFINET RT dataframes zijn tagged frames: Ethernet II frames met extra bytes informatie voor nieuwe applicaties zoals VLAN

Prioriteit & VLAN tags worden gebruikt zoals beschreven in de IEEE 802.1Q norm

Preamble

7 B

SFD

1 B

DA

6 B

SA

6 B

Ether-type2 B

VLANTPID2 B

Ether-type2 B

Data

46-1500 B

FCS

4 B

Ether-type2 B

UserPriority

3 bits

CFI

1 bit

VLAN-ID

12 bits

PROFINET

81/88

123

Topologieën

o Sterstructuur

o Lijnstructuur

o Boomstructuur

PROFINET

124

Verschillende berichten bereiken op hetzelfde moment de switch.

De berichten moeten naar poort 1 verstuurd worden.

Binnen de buffer krijgen de berichten met prioriteit voorrang op de berichten zonder prioriteit.

SWITCH

Poort2

Poort3

Buffer

Poort1

RT data ( PROFINET pakket, Ether type 0x8100 )

PMD

QoS: IEEE 802 .1D

PROFINET

82/88

125

10 msec 100 msec

RT TCP/IP

n

t

100%15%

Reactietijden en jitter

PROFINET

126

PROFINET

Kenmerken switchesFast-Ethernet (100Mbps, IEEE 802.3u)

o 10 BASE-TX voor oudere deelnemers

o IEEE 802.1Q (Prioriteit)

o IEEE 802.1D (Spanning Tree)

o Auto Negotiation

o Auto Crossing

o Full duplex

o Office switch voldoet niet

o Ondersteunen LLDP protocol

KUNNEN ALS IO-DEVICE GECONFIGUREERD WORDEN

PROFINET IO SWITCH

83/88

127

Elektrisch bekabelingo STP (Shielded Twisted Pair), CAT 5

o 100 meter

Elektrische connectoreno RJ45 connectoren (IP20, IP65, IP67 en IP68)

o Hybride connectoren (RJ45 + voeding)

o M12 connectoren (IP67 en IP68)

RJ45 IP20 RJ45 IP67 RJ45 IP67 Hybride M12 connector

PROFINET

BEKABELING

128

Optische bekabelingo 100Base-FX

o POF 980/1000 µm: 50 meter

o HCS 200/230 µm: 200 meter

o Multimode glasvezel: 2000 meter

o Singlemode glasvezel: 14000 meter

Optische connectoreno SC

o BFOC/2.5

BFOC / 2.5 connector

SC connector

PROFINET

FIBER

84/88

129

WLAN

o Mobiele toepassingen

o Access point (AP) moet PROFINET ondersteunen

o Security: Encryptie & Authenticatie

o Robuustere uitvoeringen dan office AP’s

BLUETOOTH

PROFINET

DRAADLOOS PROFINET

85/88

Themadag “Industriële netwerkarchitectuur” Agenda

Programma:


www.catael.be

www.phoenixcontact.nl

Themadag “Industriële netwerkarchitectuur” Informatie

86/88

www.phoenixcontact.nl/seminars



87/88

Welcome to PHOENIX CONTACTTot ziens bij PHOENIX CONTACT

88/88

Phoenix Contact, Themadag industriële netwerkarchitectuur

Engineering

Transcript of Phoenix Contact, Themadag industriële netwerkarchitectuur