Conceptos Básicos 2 Protocolo DLR (Device Level Ring) Anillo a Nivel de Dispositivo.

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Una vez que hemos identificado los elementos de una red en anillo DLR, vamos a conocer como trabaja.

1. Funcionamiento Anillo DLR.

Para vigilar el anillo, el supervisor usa una baliza (“beacon”) y otras estructuras del protocolo DLR para monitorizar el estado de la red, no obstante, tanto el supervisor activo como el de respaldo monitorizan las tramas de baliza, para hacer un seguimiento de las transiciones del anillo, de modo normal a fallo.

  • Modo normal. Todos los nodos funcionando.
  • Modo Fallo. Anillo abierto en al menos un punto.

Los parámetros que se pueden configurar y que afectan a la baliza son:

  • “BEACON INTERVAL”. Intervalo de tiempo en la que el supervisor del anillo transmite una trama de baliza a través de sus dos puertos. Valor por defecto 400 µs.
  • “BEACON TIMEOUT”. Tiempo máximo de espera de recepción de la trama de baliza, tanto por parte del supervisor como de un nodo de anillo, antes de pasar a fallo. Valor por defecto 1960 µs.

1.1 Funcionamiento Normal.

Cuando el anillo está correcto, uno de los puertos del nodo supervisor se bloquea para las estructuras del protocolo DLR. No obstante, el nodo supervisor sigue enviando por ambos puertos las estructuras de baliza para monitorizar el estado de la red.

Funcion_normalFuncionamiento normal de anillo DLR.

 1.2 Funcionamiento ante fallo.

La red puede presentar fallos, pudiendo la red DLR proteger contra las interrupciones resultantes de un fallo único, procediendo para recuperarla como se recoge en la siguiente imagen.

Funcion_FalloReconfiguración de la red tras un fallo.

Como se observa el nodo supervisor envía tráfico por los dos puertos (topología lineal o bus), manteniendo así el tráfico en la red, y cuando se recupere la red del fallo, el supervisor vuelve a reconfigurar la red con topología de anillo. Ante el fallo procedería con la siguiente secuencia:

  1. El nodo supervisor reconoce que existe un fallo en la red.
  2. El nodo supervisor reconfigura la red apropiadamente debido al fallo.
  3. El nodo supervisor comunica a los nodos de la red que existe una condición de fallo.
  4. Los nodos de la red se reconfiguran por sí solos apropiadamente debido al fallo.

Con el valor predeterminado de intervalo de baliza de 400 µs y un valor de tiempo de espera de baliza de 1960 µs , los tiempos de recuperación de la red en el peor de los casos son:

2890 µs para una red DLR de cobre. Este tiempo de recuperación se basa en segmentos de cobre de 100 m entre nodos en la red.
3140 µs para una red DLR de fibra óptica. Este tiempo de recuperación se basa en segmentos de cable de fibra óptica de 2 km entre nodos en la red.

Tras esta explicación, cabe recordar que estos tiempos, son los que el anillo tardaría en reconfigurarse y que ante un fallo único la transmisión entre dispositivos (tráfico de red) no sufriría ninguna pérdida.

Los fallos más comunes que se presentan en una red DLR son:

  • Fallo de alimentación de uno de los nodos.
  • Apertura del anillo por rotura de cable FTP.
  • Mala conexión de conector RJ45.

 2. Monitorización y diagnósticos de red DLR.

Podemos usar varios métodos, para monitorizar el estado de la red o diagnosticar/identificar el fallo. Siendo los siguientes:

  • Servidor web de dispositivo.
  • Software específico, ya sea mediante RSLogix 5000 o RSlinx de Rockwell Automation.
  • Instrucciones de programas MSG (Message CIP Generic).

Todos estos métodos los veremos con mayor profundidad, indicando los requerimientos de versiones y como se realizan, y entre la información que podemos obtener y acciones que podemos realizar, se encuentran las siguientes:

  • Obtener toda la información de diagnóstico del anillo.
  • Obtener una lista de participantes del anillo.
  • Obtener el supervisor activo.
  • Borrar fallos de anillo rápidos.
  • Verificar la ubicación de un fallo.
  • Restablecer un contador de fallo.
  • Habilitar y configurar un supervisor de anillo

Saludos!!!.

Fuentes:

www.odva.org

Rockwell Automation

Conceptos Básicos 1 Protocolo DLR (Device Level Ring) Anillo a Nivel de Dispositivo.

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En la última entrada del blog, hicimos una introducción al protocolo DLR, ahora vamos a conocer los conceptos básicos para poder poner en servicio una red Ethernet en Anillo con protocolo DLR.

1. Protocolo DLR.

Según wikipedia, la definición de protocolo es:

En informática y telecomunicación, un protocolo de comunicaciones es un conjunto de reglas y normas que permiten que dos o más entidades de un sistema de comunicación se comuniquen entre ellos para transmitir información por medio de cualquier tipo de variación de una magnitud física. Se trata de las reglas o el estándar que define la sintaxis, semántica y sincronización de la comunicación, así como posibles métodos de recuperación de errores. Los protocolos pueden ser implementados por hardware, software, o una combinación de ambos.

Resumiendo, el protocolo DLR define los marcos y comportamientos asociados a un grupo de dispositivos en una red de control en anillo DLR.

2. Elementos de una red DLR.

Los elementos que encontraremos serán:

topologias3Elementos en una red DLR

 2.1 Nodo Supervisor.

Una red DLR requiere por lo menos que un nodo se configure como supervisor del anillo.

Sus funciones principales son:

  • Fijar las condiciones para la comunicación entre los nodos.
  • Recolecta información del anillo para diagnóstico.
  • Detecta rotura/apertura del anillo y reconfigura a una red lineal.
  • Detecta la restauración del anillo y reconfigura el anillo.

Por defecto los equipos, traen la función de supervisor deshabilitada y es fundamental habilitarla antes de poner la red en marcha, ya que si no existe al menos un supervisor en la red, ésta no funcionará correctamente.

No todos los dispositivos pueden ser supervisores del anillo, por ejemplo de los fabricantes Phoenix Contact y Rockwell Automation (miembros de la ODVA) pueden ser supervisores:

Rockwell Automation.

  • Tarjetas de Control Logix, 1756-EN2TR y 1756-EN3TR.
  • Tarjeta de Compact Logix, 1769-AENTR.
  • Controladores Compact Logix 5730.
  • Adaptadores 1783-ETAP, estos equipos permiten conectar dispositivos no compatibles con la tecnología de interruptor incorporado a una red lineal o DLR. Además las referencias 1783-ETAP1F y 1783-ETAP2F  además realizan conversión de medios (F.O.- cobre).

Phoenix Contact.

  • Switches de la serie 7000.

Cuando existen varios nodos habilitados como supervisor, el nodo con el más alto valor numérico de precedencia (“Supervisor Precedence”) se convierte en el supervisor del anillo DLR, quedando el resto como supervisores de respaldo.

En las siguientes capturas podemos observar como en una red DLR con dos supervisores habilitados, un PAC Compact Logix L24ERQB1B y un Switch FL Switch 7008-EIP, el que adquiere el rol de supervisor es el switch al tener configurado el valor de precedencia mayor.

  supervisor1Switch en modo supervisor. “Supervisor Precedence” = 1

supervisor2PAC en modo supervisor de respaldo (“Backup”). “Supervisor Precedence” = 0

 2.2 Nodo Supervisor de Respaldo.

En la red DLR, sólo habrá un supervisor activo, no obstante se recomienda configurar al menos un nodo supervisor de respaldo, para que en caso de fallo del supervisor activo la red siga en funcionamiento, ya que el supervisor de respaldo asumiría las funciones de supervisión del anillo, de esta manera conseguimos más robustez de la red ante fallos.

Si existen varios supervisores configurados, con el mismo valor de precedencia (valor predeterminado de fábrica es cero), el nodo con la dirección MAC numéricamente más alta se convierte en el supervisor activo.

En el caso anterior, cuando los configuramos con el mismo valor, el que asume la supervisión es el PAC, ya que dispone de una dirección MAC mayor.

2.3 Nodo Anillo.

Es cualquier nodo que opera en la red, para procesar datos que se transmiten mediante la red o para pasar los datos al siguiente nodo de la red. Cuando se produce un fallo en la red DLR, éstos se reconfiguran por si solos y vuelven a aprender la topología de la red, además reportan las ubicaciones de los fallos al supervisor de anillo activo.

Manual Tecnología de switch incorporado.

Saludos!!!!!.

Fuentes:

www.odva.org

Rockwell Automation
Phoenix Contact

Introducción Protocolo DLR (Device Level Ring) Anillo a Nivel de Dispositivo.

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1. Antecedentes.

En el mundo industrial está cada vez más presente la red Ethernet, no sólo a nivel de Planta y Gestión, sino también a nivel de Célula y Campo, es decir, las redes de control y buses de campo que se usaban para garantizar el tiempo de refresco de señales entre autómatas y/o la periferia de E/S (“determinismo”, concepto del que hablaremos en otra ocasión), están siendo relegadas frente a arquitecturas con redes Ethernet.

2. Topología Lineal, Estrella y Anillo en Arquitecturas de Control.

Las topologías que se usaban en Redes de Control, han sido habitualmente la Lineal y Estrella, ya que los buses de campo y redes de control sólo soportaban este tipo, y cuando aparece Ethernet en la industria a nivel de supervisión e intercambio de información entre procesos, se empieza a usar redes en Estrella, al empezar a implementarse en instalaciones de control, un nuevo dispositivo como son los “switches”.

topologias1Descripción de Topologías de Red.

Otro motivo, por el que la topología Lineal es muy usada en la industria, es por la disposición física de los células de fabricación (procesos), adaptándose la tirada de los buses y redes de control a la disposición física de éstas, no obstante este tipo de topología es poco tolerante frente a fallos, cuando existen anomalías entre nodos, dejando fuera aquellos equipos que se encuentren “aguas abajo” de la anomalía .

topologias2Topologías de red.

La topología lineal, además de simplificar el cableado al adaptarse muy bien a la disposición física de los equipos en el sistema de control, reduce el coste en “switches”, pero tiene como desventaja la baja tolerancia frente a fallos entre nodos, no obstante si esta topología se cierra en anillo, un fallo entre dispositivos no impediría la comunicación con el resto de dispositivos en la red, ya que dispone de un camino alternativo, no obstante no es suficiente y debe apoyarse en un protocolo.

3. Introducción a la Tecnología DLR (Device Level Ring) Anillo a Nivel de Dispositivo.

Esta tecnología está desarrollada por la ODVA (https://www.odva.org/), que tras el desarrollo de pruebas de conformidad, publica las primeras especificaciones en Noviembre del 2008, estando disponibles en el mercado los primeros productos con esta tecnología, en primavera del 2009.

Esta tecnología, permite disponer de las ventajas de una topología Lineal y dar solución a la baja disponibilidad ante fallos entre nodos. La topología en anillo y el protocolo DLR, proporcionan una alta disponibilidad en la red, al implementar la detección rápida de fallos de red y reconfiguración de la misma, esencial en los sistemas de control.

El protocolo DLR está destinado principalmente a dispositivos en Ethenet/IP que equipan dos puertos con tecnología de “switch” incorporada, no obstante existen en el mercado soluciones para convertir en compatible a dispositivos con un sólo puerto. Este protocolo opera en la capa 2 (modelo OSI), por lo que es transparente a protocolos de capa superior, tales como TCP/IP y CIP, no obstante un dispositivo DLR dispone de interfaz de configuración y diagnóstico a través de CIP (Common Industrial Protocol).

Aunque entraremos en más profundidad en otras entradas del blog, comentar que una red DLR:

– Dispone de al menos un Nodo Supervisor y puede haber un Nodo Supervisor de respaldo.

– No se aconsejan más de 50 nodos, para garantizar los 3 ms de recuperación ante fallos, no obstante para un número superior de nodos, se pueden implementar una red con múltiples anillos DLR.

– Puede coexistir pero no interactuar con protocolos de red estándar IEEE Spanning Tree Protocols (STP, RSTP, MSTP) y con protocolos específicos de fabricantes.

DLR_RSTP

En la arquitectura anterior, podemos ver un ejemplo de la coexistencia de diferentes protocolos y la posibilidad de tener cuatro anillos DLR, pudiendo así aumentar el número de nodos por encima de 50 dispositivos.

Saludos!!!!!

Fuentes:

www.odva.org

Rockwell Automation
Phoenix Contact