Service & Support. Wie wird in PCS 7 ein Virtual Local Area Network (VLAN) konfiguriert? SIMATIC PCS 7. FAQ Januar Answers for industry.

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1 lldeckblatt Wie wird in PCS 7 ein Virtual Local Area Network (VLAN) konfiguriert? SIMATIC PCS 7 FAQ Januar 2013 Service & Support Answers for industry.

2 Fragestellung Dieser Beitrag stammt aus dem Siemens Industry Online Support. Es gelten die dort genannten Nutzungsbedingungen ( Durch den folgenden Link gelangen Sie direkt zur Downloadseite dieses Dokuments. Vorsicht Die in diesem Beitrag beschriebenen Funktionen und Lösungen beschränken sich überwiegend auf die Realisierung der Automatisierungsaufgabe. Bitte beachten Sie darüber hinaus, dass bei Vernetzung Ihrer Anlage mit anderen Anlagenteilen, dem Unternehmensnetz oder dem Internet entsprechende Schutzmaßnahmen im Rahmen von Industrial Security zu ergreifen sind. Weitere Informationen dazu finden Sie unter der Beitrags-ID Frage Wie wird in PCS 7 ein Virtual Local Area Network (VLAN) konfiguriert? Antwort Folgen Sie zur umfassenden Beantwortung dieser Frage den in diesem Dokument aufgeführten Beschreibungen, Handlungsanweisungen und Hinweisen. 2 V 1.0, Beitrags-ID:

3 Nutzung von VLAN in PCS 7 Im Folgenden finden Sie einen Überblick zum Einsatz und Aufbau der VLAN-Technologie im PCS 7-Umfeld. Zusätzlich ist die Konfiguration der Geräte im Netzwerk beschrieben. Hinweis Der Einsatz von VLAN in PCS 7 unterliegt Einschränkungen. Die Umsetzung einer Redundanzverbindung über VLAN ist unter anderem aus Verfügbarkeitsgründen nicht empfohlen. Dies könnte zu einem unerwarteten oder unerwünschten Verhalten der Anlage führen. Was ist VLAN? Ein Virtual Local Area Network (VLAN) ist ein logisches Teilnetz. Dieses Teilnetz kann einem Switch zugeordnet sein oder ein gesamtes physisches Netzwerk umfassen. Abbildung 1 V 1.0, Beitrags-ID:

4 Das Teilnetz kann sich über einen oder mehrere Switches hinweg ausdehnen. Ein VLAN trennt physische Netze in logische Teilnetze auf. VLAN-fähige Switches teilen die Frames (Datenpakete) zwischen den einzelnen VLANs auf. Die Frames werden nicht in ein anderes VLAN weitergeleitet, obwohl die Teilnetze an gemeinsame Switches angeschlossen sein können. Abbildung 2 Weitere Informationen erhalten Sie im folgenden FAQ: 4 V 1.0, Beitrags-ID:

5 Für welche Anwendungsfälle wird VLAN in PCS 7 eingesetzt? Im PCS 7-Umfeld ist der Einsatz von VLAN auf folgende Anwendungen beschränkt: Kombinierter Anlagen- und Terminalbus Diese Architektur besteht aus nur einem physikalischen Ethernet-Netzwerk, das sowohl für den Anlagenbus als auch Terminalbus verwendet wird. VLAN trennt diese beiden Netzwerkebenen auf logischer Ebene voneinander. Durch die Nutzung eines gemeinsamen Mediums, ist eine gegenseitige Beeinflussung möglich. Die für PCS 7 empfohlene kommunikationstechnische Trennung der Netzwerke ist auf logischer Ebene erreicht. VMware-ESXi-Server in virtuellen Infrastrukturen In virtuellen Infrastrukturen werden verschieden PC-Stationen (z.b. OS-Clients) zusammen auf einem Server virtualisiert. Somit müssen nicht alle PC-Stationen physikalisch vorhanden sein. Abbildung 3 Weitere Informationen erhalten Sie im folgenden FAQ: V 1.0, Beitrags-ID:

6 Welche Geräte werden für den VLAN Einsatz benötigt? Für den Einsatz im PCS 7-Umfeld werden VLAN-fähige Switches benötigt. Aus der Siemens Netzwerkgerätefamilie unterstützen folgende Switches portbasiertes VLAN mit tagged Frames: SCALANCE X-300 SCALANCE X-400 SCALANCE X-500 Durch die Konfiguration des Switch legen Sie fest, welchem VLAN welcher Port des Switch und damit der daran angeschlossene Teilnehmer zugeordnet wird. Zur Erkennung dienen portspezifische VLAN-Tags. Einem Telegramm wird ein VLAN-Tag angefügt (Ingress), wenn es von einem Endteilnehmer kommend am Switch empfangen wird. Einem Telegramm wird ein VLAN-Tag entfernt (Egress), wenn es vom Switch zu einem Endteilnehmer gesendet wird. Bei einer Kommunikation zwischen zwei Switches (Trunk) werden die VLAN-Tags beim Verlassen des Switch nicht entfernt. Beim Empfang bleiben die VLAN-Tags beim Partner Switch erhalten, damit weiterhin die Trennung der VLANs gewährleistet ist. Innerhalb des Switch wird immer mit getaggten Telegrammen gearbeitet. Abbildung 4 Weitere Informationen erhalten Sie unter: 6 V 1.0, Beitrags-ID:

7 Wie wird VLAN für den Einsatz in PCS 7 konfiguriert? Die folgende Konfigurationsanleitung zeigt die notwendigen Schritte zur Erstellung von zwei statischen VLANs für Terminalbus und Anlagenbus. Weitere Konfigurationsparameter entnehmen Sie dem Handbuch SIMATIC NET Industrial Ethernet Switches SCALANCE X-300 SCALANCE X-400 Projektierungshandbuch Gehen Sie bei der Projektierung wie folgt vor: 1. Legen Sie die Kriterien zur Bildung von mindestens zwei oder mehreren VLANs fest. 2. Ordnen Sie die Teilnehmer den einzelnen VLANs zu. 3. Erstellen Sie eine Konfigurationsliste. 4. Vergeben Sie für jeden Teilnehmer und jeden Switch die VLAN-ID. 5. Legen Sie fest, zu welchem Gerät und an welchem Port eine Verbindung besteht. Nehmen Sie am Switch folgende Projektierung vor: 1. Definition aller verwendeten VLANs an diesem Gerät. 2. Legen Sie fest, welches VLAN an welchem Port unterstützt werden soll. 3. Legen Sie fest, wie die Telegramme eingangs- bzw. ausgangseitig an den Ports verarbeitet werden sollen (Ingress- / Egressfilter). 4. Bestimmen Sie, ob Telegramme am Port mit oder ohne Tag versendet werden sollen. V 1.0, Beitrags-ID:

8 Bevor Sie die VLANs projektieren, sollten Sie sicherstellen, dass das Web based Management des Switch während und nach der Parametrierung des VLAN von jedem Port erreichbar ist. Abbildung 5 Öffnen Sie das Web based Management und aktiveren Sie im Menü Agent die Funktion Accessible in all VLANs. Für Switches, die diese Option nicht besitzen, stellen Sie sicher, dass sich mindestens ein Port des Switch im Agent VLAN befindet oder das Agent VLAN entsprechend der Port-Konfiguration angepasst wird. ACHTUNG Durch falsches Parametrieren ist es möglich, dass die Weboberfläche bzw. die Konfiguration des Switch nicht mehr aufgerufen werden kann. 8 V 1.0, Beitrags-ID:

9 Konfiguration Abbildung 6 Die Seite Current VLAN Configuration stellt die aktuellen Belegungen der Ports hinsichtlich der VLAN-Konfiguration dar. Tabelle 1 Kürzel Beschreibung Der Port ist kein Mitglied des angegebenen VLANs. M R U F Member: Der Port ist Mitglied des VLAN, gesendete Telegramme erhalten einen VLAN-Tag mit der in der ersten Spalte angegebenen VID. Registered: Der Port ist Mitglied des VLAN, die Registrierung erfolgte über ein GVRP-Telegramm. Untagged: Der Port ist Mitglied des VLAN, gesendete Telegramme erhalten keinen VLAN-Tag. Forbidden: Der Port ist nicht Mitglied des VLAN und es ist nicht möglich, dass ein VLAN dynamisch über GVRP an diesem Port registriert werden kann. Bei einer Neudefinition sind alle Ports mit der Kennung " vorbelegt. Standardmäßig ist ein Switch, der VLAN unterstützt, an allen Ports mit der VLAN-Kennung 1 (Default-VLAN) parametriert. Die VLAN-ID 500 ist für eine zukünftige Verwendung reserviert und bereits konfiguriert. Alle Ports am Switch senden standardmäßig Telegramme ohne VLAN-Tag, um sicher zu gehen, dass der Endteilnehmer diese Telegramme empfangen kann. V 1.0, Beitrags-ID:

10 Diese Grundeinstellung ist notwendig, da nicht sichergestellt ist, ob ein Teilnehmer getaggte Frames interpretieren kann. Abbildung 7 Betätigen Sie die Schaltfläche New Entry oder klicken Sie auf eine bereits vorhandene Konfiguration, um Ports einem VLAN zuzuordnen. Es erscheint die Seite Static VLAN Configuration. Erstellen Sie ein neues VLAN für den Terminalbus. Definieren Sie eine beliebige, eindeutige VLAN-ID (aus dem Bereich Im Beispiel: VLAN-ID = 10). Wählen Sie nun die Ports aus, die für den Terminalbus verwendet werden. Setzen Sie U für die Ports, an denen Endteilnehmer (PCs) verbunden sind (Static Access Port). Setzen Sie M für Ring-Ports oder Verbindungs-Ports, die zu weiteren Switchen führen (Trunk Port). Hinweis Wenn ein VLAN über die Ring-Ports kommunizieren soll, dann müssen die Ring-Ports in dem VLAN liegen. Bei mehreren VLANs müssen die Ring-Ports entsprechend in allen zugehörigen VLANs konfiguriert werden. Erstellen Sie nun ein weiteres VLAN für den Anlagenbus. Gehen Sie dabei genauso vor, wie bei der Konfiguration des VLAN-Terminalbusses. In unserem Beispiel wählen wir für den Anlagenbus die VLAN-ID = V 1.0, Beitrags-ID:

11 Abbildung 8 Wählen Sie auf der Seite Current VLAN Configuration den Eintrag Default VLAN 1 aus. Setzen Sie für alle Ports, die für den Terminal- und Anlagenbus verwendet werden. Setzen Sie U für alle nicht verwendeten Ports. Setzen Sie M für Ring- oder Verbindungs-Ports, die zu weiteren Switches (Trunk Port) führen. V 1.0, Beitrags-ID:

12 Abbildung 9 Die Seite Current VLAN Configuration stellt die aktuellen Belegungen der Ports hinsichtlich der VLAN-Konfiguration für Terminal- und Anlagenbus dar. Die Übersicht zeigt, welche VLANs angelegt sind und an welchen Ports Telegramme der entsprechenden VLANs ausgegeben werden (Egress Konfiguration). 12 V 1.0, Beitrags-ID:

13 Im nächsten Schritt wird das eingangsseitige Verhalten (Ingress Verhalten) des Switch, für die entsprechenden VLANs definiert. Abbildung 10 Auf der Seite VLAN Port Configuration werden alle Ports mit einer zugehörigen Port-ID versehen: Die dem Terminalbus zugeordneten Ports erhalten die Port VLAN-ID des Terminalbusses. Die dem Anlagenbus zugeordneten Ports erhalten die Port VLAN-ID des Anlagenbusses. V 1.0, Beitrags-ID:

14 Abbildung 11 Auf der Seite VLAN Port Parameters werden alle Ports mit deren konfigurierten Port VLAN-IDs und dem dazugehörigen Ingress-Verhalten dargestellt. Ungetaggte Telegramme, die zum Switch gesendet werden, erhalten abhängig vom projektierten Ingress-Verhalten das entsprechende VLAN-Tag. Die prinzipielle Parametrierung der VLANs für Terminalbus und Anlagenbus ist abgeschlossen. Die Netzwerke sind portspezifisch definiert und logisch voneinander getrennt. Eine direkte Kommunikation zwischen Teilnehmern des Anlagenbusses und des Terminalbusses ist nicht möglich. 14 V 1.0, Beitrags-ID: