Mạng vòng Ethernet công nghiệp – DLR làm việc như thế nào ?

Mạng vòng Ethernet công nghiệp – DLR làm việc như thế nào ?

Tưởng tượng rằng bạn muốn nối các thiết bị Ethernet công nghiệp (Controller, I/O, biến tần,HMI,…) thành một vòng, không sử dụng Ethernet Switch, và khi bị đứt cáp tại bất cứ một điểm nào trong mạng thì mạng vẫn có khả năng làm việc bình thường, thì bạn đang nghĩ đến Topology mạng có tên là Device Level Ring (DLR) trong Ethernet công nghiệp. Xem 2 minh họa sau đây
Minh họa 1: 2 mạng DLR nối với nhau

Minh họa 2: Kiến trúc gồm cả mạng DLR và mạng thẳng Device Level Linear, tất cả đều không sử dụng Switch


Device Level Ring (DLR)

Giao thức DLR là một giao thức lớp 2, cung cấp khả năng dự phòng sự cố mạng ở cấp độ thiết bị (Device Level) điều khiển như PLC, PAC, HMI, biến tần, I/O… Khác với kiến trúc mạng vòng của Switch hoặc Router, DLR cung cấp khả năng hội tụ mạng rất nhanh (dưới 3ms) để đáp ứng yêu cầu về mặt ứng dụng điều khiển. Một vòng như vậy có thế có tối đa 50 node mạng. Mạng DLR là mạng “Single-Fault Tolerant”, nghĩa là khi mạng bị sự cố (như đứt dây) tại bất kì một điểm nào trên mạng thì mạng vẫn duy trì được khả năng làm việc bình thường.

Tại sao cần DLR ?

• Giảm chi phí: Không cần Switch, đơn giản việc đi cáp mạng
• Tin cậy: Đảm bảo dự phòng sự cố mạng trong trường hợp bị đứt cáp, mất kết nối…
• Cấu hình đơn giản

DLR làm việc như thế nào ?

Về cơ bản DLR hoạt động như sau
Trong mỗi mạng DLR có một thiết bị được chọn làm Supervisory, trong điều kiện bình thường Supervisory sẽ khóa một Port chỉ cho gói tin đi theo một chiều (forwarding) để tránh trường hợp các gói tin bị lặp vòng (Loop). Các gói tin Beacon được gửi đi liên tục trong mạng để dò tìm sự cố mạng.

Khi mạng bị sự cố, Supervisory lập tức mở khóa Port còn lại để các gói tin được Forward the cả 2 chiều đến các thiết bị trong mạng (lúc này mạng bị đứt ở một điểm nên sẽ không sảy ra việc lặp vòng). Lúc này mạng sẽ trở thành mạng thẳng, hoạt động bình thường và vị trí bị sự cố sẽ được xác định trong các gói tin chẩn đoán gửi về Supervisory. Trên chương trình có thể phát hiện ngay điểm bị sự cố ở đâu và kĩ sư khắc phục sự cố có thể sửa chữa nhanh.

Sau khi khôi phục xong sự cố, mạng trở lại bình thường thì Supervisory sẽ khóa 1 port (như trường hợp đầu tiên).

Áp dụng

DLR có thể áp dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau như PLC, Remote IO, biến tần, HMI, cảm biến…. ở khoảng cách gần hoặc xa (các module quang hỗ trợ DLR). Ví dụ trong một tủ điều khiển gồm Controller, Remote I/O, biến tần, HMI… ta chỉ cần nối thành một mạng DLR mà không cần Switch.
Tham khảo

Các bạn có thể tìm hiểu thêm về DLR và cách cấu hình tại đây:
http://www.odva.org/Portals/0/Library/CIPConf_AGM2009/2009_CIP_Networks_Conference_Technical_Track_Intro_to_DLR_PPT.pdf
http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/ap/enet-ap005_-en-p.pdf