Aktuální vydání

celé číslo

06

2019

Počítačová podpora vývoje a výroby, software pro řízení údržby 

celé číslo

IntraVUE 2.0 – nová verze softwaru pro řešení problémů v průmyslových sítích Ethernet

IntraVUE 2.0 – nová verze softwaru pro řešení problémů v průmyslových sítích Ethernet

Intravue je software pro řešení komunikačních problémů v ethernetových sítích. Zajišťuje vizualizaci, monitorování, diagnostiku a dokumentaci připojených zařízení. Software Intravue byl speciálně vytvořen pro ethernetové sítě s mnoha distribuovanými koncovými zařízeními provozovanými přímo ve výrobních provozech (PC, PLC, roboty, průmyslové přepínače, vzdálené I/O, měniče, čtečky čárového kódu, bezpečnostní kamery, přístupové systémy apod.). Ethernetové sítě se ve výrobním prostředí uplatňují stále častěji prostřednictvím protokolů ModbusTCP, EtherNet/IP, Foundation Fieldbus HSE a Profinet. Software Intravue byl podrobně popsán v [1] a tento článek je věnován jeho základní charakteristice, ale zejména novým funkcím verze Intravue 2.0, která je v těchto dnech uváděna na celosvětový trh.

Základní charakteristika

Intravue automaticky zmapuje danou síť, zjistí všechna připojená zařízení včetně jejich propojení a vytvoří názorné grafické zobrazení topologie celé sítě. Poté v reálném čase monitoruje činnost sítě a všech zařízení, vznikající komunikační problémy okamžitě identifikuje a poskytuje efektivní podporu pro jejich urychlené odstranění.

Intravue nenahrazuje existující obecné a komplexní nástroje pro konfiguraci a správu ethernetových sítí používané specialisty z oddělení IT, ale vhodně doplňuje jejich funkce tak, aby program Intravue mohli využívat aplikační inženýři, specialisté výrobních řídicích systémů a operátoři ve výrobě.

Intravue je univerzální nástroj nezávislý na konkrétních dodavatelích aktivních síťových prvků a IP zařízení nebo využívaných typech komunikačních protokolů Ethernet. Může tedy fungovat i jako jednotné zastřešující uživatelské rozhraní pro monitorování a diagnostiku heterogenních sítí.

Serverová část aplikace Intravue průběžně skenuje připojenou síť a podává informace v reálném čase na svůj webový server. Všichni zájemci k nim mají přístup z běžného počítače vybaveného internetovým prohlížečem, v němž již nemusí být zaveden a udržován žádný další speciální software.

Hlavní funkce

Grafická vizualizace topologie a chodu sítě
Automaticky vytvořená schematická topologie celé sítě, i s mnoha stovkami zařízení, je díky patentovanému hyperbolickému grafickému rozhraní umístěna pouze na jedné obrazovce. Uživatel se v zobrazené síti snadno dynamicky přesouvá a zvětšuje potřebné části. Může přepínat mezi čtyřmi různými režimy popisu zobrazených zařízení:

  • IP View – podle IP adres,
  • Device View – podle jména zařízení,
  • Location View – podle umístění zařízení,
  • uživatelsky definovatelné pohledy (tři možnosti).
Obr. 1.

Obr. 1. Názorné zobrazení topologie a stavu sítě

Schéma sítě lze pro větší názornost doplnit obrázky nebo fotografiemi všech nebo vybraných zařízení (obr. 1).

Stavy komunikačních propojení mezi zařízeními jsou odlišeny barevně, takže jsou na první pohled patrné bezproblémové, přetížené (překročení nastavených alarmových mezí) nebo přerušené komunikace. Obdobně jsou barevně odlišeny stavy jednotlivých zařízení (obr. 2), včetně okamžité identifikace nově přidaných nebo přesunutých zařízení, popř. i zařízení se stejnou adresou IP nebo MAC (unikátní 48bitový identifikátor každého zařízení v sítích odpovídajících normě IEEE 802). Nabídka s dalšími informacemi se zobrazí po kliknutí pravým tlačítkem myši na zvolené propojení nebo zařízení.

Nová verze Intravue 2.0 je vhodná i pro rozsáhlé sítě se stovkami zařízení. Byla totiž optimalizována tak, aby se snížilo zatížení sítě vlastním provozem softwaru Intravue (skenování sítě) i při vysokém počtu zařízení. Urychleno bylo i grafické vytvoření schématu sítě – např. 500 síťových zařízení systém Intravue 2.0 načte a vykreslí do pěti sekund.

Informace o propojeních
Jsou sledovány dva klíčové parametry komunikace – využití přenosového pásma a odezva na tzv. ping (paket testující dostupnost adresáta). Kromě aktuálních hodnot jsou k dispozici grafy, které zobrazují využití přenosového pásma pro příjem nebo pro vysílání, dobu odezvy na ping a chyby testu ping. V grafu je zobrazen průběh těchto veličin za zvolené časové období i se znázorněním příslušné alarmové meze.

Obr. 2.

Obr. 2. Grafické znázornění různých komunikačních problémů v reálném čase

Novinkou Intravue 2.0 je vícenásobný graf síťového provozu skupin zařízení na jednotné časové ose (obr. 3). Není nutné definovat, která zařízení zahrnout do grafu, ale stačí zvolit nadřazený aktivní prvek (např. přepínač) a všechna jemu podřízená zařízení jsou automaticky vybrána a začleněna do grafu. Výběr lze dále dynamicky upřesnit dalšími volbami (aktivní prvky, koncová zařízení, vrcholový přepínač nebo všechna zařízení).

Nově lze rovněž přiblížit (zoom) zvolenou část grafu pomocí nástroje „laso“, a tak velmi pohotově a efektivně analyzovat problematické okamžiky komunikace jednotlivých vybraných komponent.

Informace o zařízeních
Kromě základních informací o zařízení, jako je jeho typ, jméno, adresa IP nebo MAC, jsou k dispozici záznamy důležitých informací o jeho činnosti (Event Log), jako např.: trvající nefunkčnost zařízení, krátkodobé opakované výpadky, po kterých zařízení opět začne komunikovat, přesun zařízení na jiné místo sítě či změna IP adresy.

Ke každému zařízení lze vložit hypertextový odkaz na příslušnou elektronickou dokumentaci, např. pokyny pro odstavení nebo výměnu, uživatelskou nebo servisní příručku nebo zapojovací schéma, fotografie s pracovními postupy apod.

Obr. 3.

Obr. 3. Grafy průběhu komunikačních parametrů pro zvolenou skupinu zařízení

Mnoho ethernetových zařízení obsahuje vlastní webové stránky pro konfiguraci a diagnostiku. V tomto případě systém Intravue automaticky nastaví propojení s těmito stránkami, takže jsou rovněž ihned dostupné.

Intravue 2.0 nově nabízí rychlý přístup k důležitým informacím o zařízeních, aniž je nutné používat dialogy či nabídky. V pravém horním rohu okna prohlížeče jsou k dispozici podrobnosti o vybraném zařízení, zatímco v pravém dolním rohu se zobrazuje tato statistika celkového systému:

  • počet zařízení neschválených administrátorem,
  • počet zařízení, která jsou právě nedostupná,
  • počet zařízení, která právě vykazují určité komunikační problémy.

Hlášení o událostech
Informace mohou být poskytovány formou e-mailů, které lze selektivně rozesílat elektronickou poštou příjemcům odpovědným za správu konkrétního zařízení, nebo v podobě alarmového hlášení ve spolupracující operátorské aplikaci SCADA/HMI (viz dále). Navíc mohou být uživatelé Intravue 2.0 informováni prostřednictvím nového výstražného rozhraní, jež bude informovat o událostech těchto kategorií:

  • duplikovaná adresa IP nebo MAC v síti,
  • neshoda v nastavení duplexních stavů na obou stranách síťového připojení,
  • neshody či chyby v nastavení masky uzavřené části sítě (subnet),
  • neobvyklé sekvence odpojování a připojování daného zařízení.

Historické záznamy
Intravue obsahuje záznamník událostí (Event Log), kam jsou ukládány veškeré nestandardní události s časovou značkou jejich vzniku, např. údaje o překročení stanovené propustnosti síťových propojení, přerušení komunikace zařízení, přesuny zařízení na síti, změna jejich adres, přidání nových zařízení apod. Tyto informace se velmi dobře využijí, není-li koncový uživatel spokojen s fungováním ethernetové komunikace.

Obr. 4.

Obr. 4. Záznamník událostí na síti (Event Log) s rozsáhlými možnostmi filtrace a režimy zobrazování On LIVE/Off LIVE

Záznamník událostí v Intravue 2.0 nově obsahuje pokročilé nástroje pro urychlení vyhledávání potřebných záznamů. Výkonný systém filtrů dále umožňuje přepnutí záznamníku událostí do tzv. živého režimu (Live mode), ve kterém je jeho obsah automaticky zaktualizován při výskytu nové události (obr. 4).

Dokumentace a automatická záloha stavu sítě
Poté, co Intravue zjistí skutečnou topologii sítě, lze aktuální stav kdykoliv velmi jednoduše zdokumentovat. Je možné buď exportovat textové informace do souboru .CSV, který lze dále používat např. v aplikacích MS Excel nebo Access, nebo uložit topologie sítě v grafickém formátu a ten později zobrazit přímo v hyperbolickém grafickém prostředí systému Intravue.

Intravue 2.0 nově nabízí možnost vytvářet pravidelné automatické zálohy kompletní mapy sítě na základě časové podmínky.

Automatické nastavení IP adresy
V průmyslových aplikacích se pro určitá zařízení na síti používají pevné adresy IP, což není v běžných kancelářských aplikacích obvyklé. Volitelný modul Device Recovery Mechanism systému Intravue zajistí automatické přidělení správné pevné IP adresy novému zařízení, které nahradí původní zařízení. V případě poruchy se tak pouze fyzicky vymění zařízení a systém Intravue ihned provede potřebnou konfiguraci; to šetří čas a odstraňuje riziko chyb.

Automatická detekce virtuálních sítí Cisco
Intravue 2.0 nově přichází s unikátní podporou detekce virtuálních sítí VLAN vytvořených prostřednictvím zařízení značky Cisco. Uživatelé využívající služby uvedených profesionálních hardwarových komponent tak získají plnou podporu rozšířených vlastností těchto zařízení.

Vzdálená správa
Systém Intravue 2.0 lze spravovat i prostřednictvím klientského prohlížeče. Po ověření identity uživatele jsou nabídnuty kompletní možnosti administrátorského rozhraní celého systému Intravue včetně provádění obnovení nebo změny síťových konfigurací.

Zvýšení zabezpečení
Vzhledem k tomu, že systém sbírá a udržuje citlivé informace o ethernetové síti uživatele, nabízí Intravue 2.0 rozšířené možnosti zabezpečení klientského přístupu prostřednictvím přístupového jména a hesla.

Spolupráce se systémy SCADA/HMI
Grafické znázornění topologie a stavu sítě poskytované systémem Intravue může být vnořeno přímo do prostředí vizualizační aplikace SCADA/HMI, jako je např. rozšířený systém Wonderware InTouch, a operátoři se nemusí přepínat mezi aplikacemi, aby zjistili stav komunikací v celé síti (obr. 5).

Obr. 5.

Obr. 5. Ukázka začlenění softwaru Intravue přímo do prostředí operátorské aplikace SCADA/HMI Wonderware InTouch

Obě aplikace lze propojit i pro alarmová hlášení, takže informace o nekomunikujících nebo přemístěných síťových zařízeních zjištěných systémem Intravue se objeví v alarmovém okně aplikace SCADA/HMI.

Problémy detekované pomocí Intravue

Software Intravue poskytuje uživatelům průběžnou identifikaci a dokumentaci mnoha komunikačních problémů vyskytujících se v průmyslových aplikacích – jako např.:

  • neznalost topologie sítě,
  • malá propustnost – vyčerpávání přenosového pásma,
  • dočasné, opakované nebo trvalé ztráty síťového spojení se zařízením,
  • přesuny zařízení na jiné místo v síti,
  • připojení cizích nebo nových zařízení k síti, včetně bezdrátového přístupu,
  • vadné komunikační karty, konektory nebo terminátory,
  • poškozená kabeláž,
  • zdvojené adresy IP nebo MAC,
  • chybné nastavení přepínačů (full/half duplex aj.),
  • vlivy elektromagnetického pole – problémy s uzemněním apod.

Finanční přínosy

Rychlá detekce poruchy a obnova provozu
Díky názornému grafickému zobrazení sítě a problémových částí mohou i běžní techničtí pracovníci ve výrobě identifikovat různé typy problémů v komunikačních propojeních nebo nekomunikujících zařízeních na síti. Průběžné živé monitorování sítě upozorňuje na vznikající problémy. Ihned jsou k dispozici podrobné informace o nefunkčním zařízení a související doplňující dokumenty. To usnadňuje a urychluje nápravu vzniklého problému. Schopnost systému Intravue zajistit automatickou rekonfiguraci porouchaných zařízení s pevnou IP adresou zabraňuje omylům a zkracuje dobu odstávky na minimum.

Zvýšení dostupnosti výrobních zařízení
Zařízení obvykle nepřestanou fungovat najednou; většinou nejprve opakovaně dochází k dočasnému přerušení komunikace, která se poté opět obnoví. Varovné příznaky, signalizované např. výpadky komunikace, však většinou nejsou nikde zaznamenány. Intravue díky nepřetržitému skenování sítě zjišťuje a zaznamenává všechny výpadky komunikace, takže je lze analyzovat a předcházet vzniku skutečného problému – definitivnímu a neočekávanému výpadku zařízení.

Zvýšení bezpečnosti sítě
Vzhledem k tomu, že v průmyslovém prostředí většinou není možné fyzicky zabránit přístupu do sítě, je velmi užitečné, že Intravue umožňuje okamžitě identifikovat nová zařízení, která se připojila na síť. Zjišťuje i přesuny nebo odstranění zařízení ze sítě, včetně podrobných informací, jako je čas, místo a adresa. Tím umožňuje účinně předcházet neoprávněnému narušení výrobního prostředí, ať již z nedbalosti nebo zlého úmyslu.

Podpora Intravue v ČR a SR

Softwarový systém Intravue vyvinula firma Network Vision, Inc. (USA), která se specializuje na vývoj snadno použitelných softwarových produktů pro řešení problémů v průmyslových sítích Ethernet. Tyto sítě se stále častěji uplatňují v průmyslové automatizaci, inteligentních budovách, dopravě apod. Lokální obchodní a technickou podporu softwaru Intravue zajišťuje celosvětová distribuční síť firmy Network Vision. Autorizovaným distributorem pro Českou republiku a Slovenskou republiku je firma Pantek (CS) s. r. o.

V provozu jsou již první aplikace jak v České republice, tak na Slovensku. Pro další popularizaci a rozšíření systému Intravue poskytuje firma Pantek (CS) s. r. o., obdobně jako u softwarových produktů firmy Wonderware, za symbolickou cenu dlouhodobé zápůjčky softwaru Intravue českým a slovenským technickým univerzitám.

Literatura:
[1] ČERVENKA, Z.: Intravue – monitorování a dokumentace činnosti zařízení v průmyslových sítích Ethernet. Automa, 2006, č. 6, s. 42–44.

Internetové odkazy:
http://www.pantek.cz
http://www.intravue.net

Ing. Vít Jurásek, Pantek (CS) s. r. o.