Публикация пресс-релизов Поиск по компании
Решения, технологии, стандарты Рынок, отрасль, люди Основы
Отменить подписку Подписка
Производители Системные интеграторы Дистрибьюторы
Продукты месяца Поиск по категории Добавить продукт
Добавить мероприятие
Добавить вакансию Специалисты по АСУ ТП, КИП Специалисты по электротехнике, энергетике Главные инженеры, технологи, электрики Менеджеры по продажам, консультанты, другое
Технические требования Публикация статей Публикация пресс-релизов Media Kit 2014
 


 

Рынок, отрасль, люди - в интервью и репортажах Ua.Automation.com

Беспроводные технологии для промышленных сетей: преодоление барьеров

Беспроводные технологии для промышленных сетей: преодоление барьеров

Январь 2012

Что лучше: беспроводные или проводные сети? Ответ прост: это совсем разные вещи. Множество беспроводных технологий удовлетворяют потребности самых различных пользователей. Подходят ли они для всех приложений? Нет. Но во многих случаях, беспроводные технологии могут быть более гибким, универсальным и экономичным решением, чем проводные сети. Тем не менее, вопросы, касающиеся безопасности, надежности и пропускной способности беспроводной сети по-прежнему мешают консервативным пользователям ощутить ее преимущества. Можно ли их решить?
 
№ 1: БЕЗОПАСНОСТЬ
 
Безопасность – первый вопрос, возникающий при обсуждении возможности использования беспроводных технологий в сети предприятия, и часто именно на его обсуждении принимается весьма спорное решение о не развертывании.
 
Чего хотят производственные специалисты? Заводские инженеры хотят быть уверенными в том, что налажено бесперебойное производство, и что выполняются все меры безопасности для защиты технологических процессов и оборудования цехов. IT-инженеры хотят убедиться, что система автоматизации, функционирующая на предприятии, прекрасно сосуществует со всеми сетями в остальной части организации, и ничто не ставит под угрозу безопасность корпоративной информации. И те и другие цели имеют для производства огромное значение.
 
Сегодня существуют механизмы промышленных беспроводных систем для решения вопросов обоих заинтересованных сторон. Однако понимание, какие возможности существуют в беспроводных сетевых устройствах, и как их использовать для улучшения работы, присутствует далеко не всегда. Современные методы шифрования, используемые в беспроводных решениях, исключают возможность использования корпоративных данных злоумышленниками. Фильтрация и строгая аутентификация допускают наличие в сети только авторизованных устройств. Механизмы, на которые полагаются в правительстве США для передачи секретной информации, присутствуют сегодня в промышленных беспроводных устройствах и решают многие вопросы безопасности информации и активов предприятия, а также обеспечения бесперебойности технологических процессов.
 
Таким образом, не следует рассматривать тему безопасности промышленной сети, как камень преткновения для интересов производственных инженеров и IT-специалистов. Их требования дополняют друг друга. Не стоит забывать, что производственные инженеры имеют обширный опыт в обеспечении надежности систем в режиме 24/7 и знают, какую роль играет надежность при внедрении автоматизации. А IT-специалисты имеют обширный опыт в организации совместной работы различных систем и управлении сетями.
 
Работа с IT
 
Инженерам, занятым на производстве, стоит «проглотить комок в горле» и привлечь IT-специалистов к процессу развертывания беспроводных решений с самого начала. IT-инженеры, скорее всего, будут разворачивать беспроводные решения на протяжении всей сети, выделят частоты для обеспечения комфортного сосуществования с другими сетями, и, возможно, помогут в планировании использования беспроводных технологий. Если IT-отдел не включить в этот процесс с самого начала, он может сделать, и, конечно, сделает, развертывание беспроводных решений невозможным.
 
Стоит положиться на поставщика беспроводного решения. Он должен осознавать потребности обоих департаментов и найти оптимальное решение, устраивающее всех. Есть смысл побеседовать с поставщиком решения о мерах безопасности, которые могут быть приняты, для достижения того же уровня безопасности, к которому специалисты привыкли с проводными системами. Сегодняшние беспроводные системы удовлетворяют самым жестким требованиям безопасности предприятия.
 
Например, такие жестко регулируемые отрасли, как фармацевтическая, должны придерживаться строгих стандартов для сбора данных, поэтому здесь IT-отделы более чувствительны к проблемам безопасности. Важно четко представлять, что производству нужно от внедряемого решения, и что при этом будет нужно IT от производства.
 
Вопрос: К моей автоматизированной системе подключились IT-технологии. Кто теперь будет ответственен в случае системного сбоя?  Как быстро сбой может быть устранен? Как быстро он может быть диагностирован?
 
Это сложный момент. Инженерам по автоматизации необходимо контролировать процесс. Управление сетью вообще сводится к политике, которая существует или устанавливается на месте. В случае беспроводных технологий следует применять те же правила установления границ контроля, как и в случае с Ethernet. В некоторых случаях IТ-службы контролируют все, что связано с Ethernet. Иногда в цехах контролируется весь процесс производства продукции. Или IT-службы будут вовлечены в процесс принятия решений и распределения частот, но заводские инженеры будет нести ответственность за установку и обслуживание системы. В любом случае, важно то, что границы контроля будут установлены ​​заранее и, что выбранная беспроводная технология предоставит инструменты для диагностики сети, могущие удовлетворить все заинтересованные стороны.
 
Средства для диагностики беспроводной сети в случае IT и производственных специалистов могут отличаться. Иметь соответствующие инструменты для каждого участника имеет решающее значение для быстрого урегулирования проблем с сетью. В IT средства диагностики основаны на Simple Network Management Protocol (SNMP), который поддерживается многими промышленными радиотехнологиями. Высший уровень диагностики может включать в себя технологии OPC (OLE for Process Control — семейство программных технологий, предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами), которые могут быть использованы для интеграции средств диагностики в систему управления.
 
Хотя политики безопасности в каждой организации отличаются, следовать примеру правил, существующих в мире проводного Ethernet, в цехах становится тенденцией. И не важно, проводная или беспроводная технология используется на производстве – когда рабочая сеть выходит из строя в два часа ночи, у управляющего предприятием звонит телефон.
 
Стоит отметить, что устранение неполадок в работе беспроводных сетей происходит по-другому, нежели с проводной сетью, работающей по Ethernet. Ведь беспроводная сеть не материальна. Важно наличие необходимых инструментов для мониторинга и диагностики системы. Не менее важно наличие специалиста, знающего, как использовать эти инструменты и разбирающегося в оборудовании. Собственно, специалист, знакомый с диагностикой проводной сети, сможет также диагностировать и беспроводные сети. Кроме того, важен выбор поставщика, который может поддерживать решение на протяжении внедрения и эксплуатации, с нужными инструментами и профессиональной подготовкой.
 
№ 2: Пропускная способность
 
Вопрос: Как я могу быть уверен, что беспроводная сеть будет удовлетворять мои требования к пропускной способности?
 
Во-первых, следует сформировать все свои требования заранее. Следует знать требования сети, нужды рабочих приложений и особенности окружающей среды. Какие расстояния и скорости требуются? Нужен ли мобильный доступ сотрудников? Является ли приложение внутренним или внешним? Есть ли в помещениях отражающие поверхности? Перемещающиеся, вращающиеся, вибрационные механизмы? Нужно быть в состоянии сформулировать свои ожидания по объемам трафика, которые сети должны поддерживать. Есть много вариантов беспроводных решений и каждый подходит для различных приложений.
 
Во-вторых, следует тщательно выбирать поставщика услуг. Работайте с поставщиком, специализирующимся на промышленной отрасли, который может уверенно определить, что нужно использовать в каждом конкретном приложении, и может выбрать масштабируемое решение для поддержания развития бизнеса. Выбирайте поставщиков, разбирающихся в работе конкретного оборудования и технологических процессов. Обратите внимание на оптимальное сочетание инструментов диагностики сети. Некоторые поставщики предлагают инструменты интеграции HMI и используют OPC, чтобы показывать визуальную схему сети. Убедитесь также, предоставляет ли компания дополнительные услуги, такие проведение выездных проверок работы сети.
 
Некоторые приложения, однако, просто не могут функционировать по беспроводной связи. Например, производственные линии с использованием 1000 точек ввода/вывода со скоростью сканирования, измеряемой в миллисекундах. Современные беспроводные технологии пока не могут справиться с таким уровнем мощности.
 
Вопрос: Как я могу защитить свою сеть от помех, если соседнее учреждение развернуло собственную беспроводную сеть?
 
Перед построением беспроводной сети, проанализируйте все факторы, могущие повлиять на ее работоспособность. Совместно с IT-отделом продумайте программу технического обслуживания для мониторинга состояния системы. Твердое понимание необходимых критериев функционирования сети может обеспечить способность предвидеть производительность беспроводной сети с течением времени. IT-специалисты могут периодически диагностировать сети, следить за новыми участниками или другими изменениями в беспроводной среде, измерять уровень внешних помех и следить, чтобы производительность не уменьшилась.
 
Однако даже отлично построенная сеть, с хорошо обдуманным планом избавления от помех, уязвима из-за постоянно меняющейся радиочастотной среды. Невозможно заранее знать, появится ли у вас новый сосед и будет ли он причиной помех в вашей сети, однако вы можете принять меры предосторожности или настроить позже свои приложения таким образом, чтобы ограничить внешнее воздействие.
 
Вот несколько советов. Для начала имеет смысл выбрать решение с возможностью гибкой смены частот, которые могут быть изменены в случае необходимости (802.11n имеет 24 канала в диапазоне 5 ГГц). Другим эффективным методом является использование направленных антенн для укрепления связи между радиостанциями и снижения чувствительности к помехам. Однако, их использование в случае с большими расстояниями может быть затруднительно.
 
№ 3: НАДЕЖНОСТЬ
 
Вопрос: Беспроводные сети менее надежны, чем проводные?
 
Нет. Беспроводные сети просто требуют другого подхода. Становятся важными такие факторы, как прямая видимость и выбор радиочастот, антенн и кабелей. Во многих случаях, проводная система может быть менее надежной, особенно с движущимся оборудованием, где для связи используются контактные кольца. Характер этих приложений подвергает кабель постоянному сгибанию, поломкам или деградации с течением времени.
 
Вопрос: Беспроводные технологии уже давно успешно работают в SCADA, можно ли их использовать в системах управления?
 
Во многих случаях, да. В промышленности в настоящее время технология Ethernet широко используется в системах управления, а он часто дополняется беспроводными технологиями. Некоторые беспроводные устройства могут выступать в качестве управляемых коммутаторов, которые обеспечивают эффективную фильтрацию пакетов. Некоторые поддерживают детерминированные приложения, и могут обеспечить высокий уровень гибкости, скорости, точности и предсказуемости работы сети.
 
Еще одной преградой для распространения беспроводных технологий в промышленности является классическое клише «восприятие надежности». Любой человек с компьютером с доступом в Интернет имеет опыт работы с беспроводными технологиями, который, как правило, изобилует воспоминаниями о сбоях маршрутизаторов и сбросах модемов. Кто хочет рисковать этим на своем производстве? Сегодняшние беспроводные решения для промышленной среды являются гораздо более устойчивыми и надежными, чем традиционные пользовательские беспроводные продукты или даже продукты корпоративного уровня. Доступны новые методы и инструменты тестирования, определяющие, когда может произойти сбой сети, и пользовательские интерфейсы в режиме реального времени предоставляющие информацию о работоспособности. Существуют системы технологического и процедурного управления, которые могут быть внедрены для повышения надежности.
 
Есть много реальных приложений, работающих по беспроводным технологиям, которые фактически улучшили эффективность и надежность, поменяв свои провода на антенны. Приложения с движущимся оборудованием могут значительно сократить затраты, время простоя и обслуживания используя беспроводную связь.
 
Например, в Proctor & Gamble перешли к беспроводным технологиям специально для повышения надежности. На заводе они заменили контактные кольца беспроводной сетью, которая была разработана для оптимизации существующих Ethernet/IP сетей. Они использовали решение по стандарту 802,11 на частоте 5 ГГц для того, чтобы сосуществовать с уже заполненной полосой 2,4 ГГц. Решение удовлетворило все требования производственных процессов к пропускной способности, теряется меньше пакетов, чем в случае с использованием контактных колец, а также исчезли простои из-за ошибок связи.
 
Liberty Airport Systems из Онтарио, Канада, разрабатывает системы освещения взлетно-посадочных полос для коммерческих и государственных аэродромов. Надежность систем освещения является критическим условием  для облегчения движения воздушных судов, таким образом, простои системы означают задержку, отмену, перенаправление рейсов и т.д. Волоконно-оптические линии связи обслуживают взлетно-посадочные полосы аэродромов, и в том случае, если они повреждены, работа полос будет прервана. Liberty теперь использует беспроводную сеть в качестве резервной независимой коммуникационной системы для многих своих компонентов в целях увеличения времени безотказной работы и сокращения эксплуатационных расходов. Однажды, волоконно-оптические линии связи были случайно повреждены во время строительства, и резервная беспроводная система без проблем выполняла нужные функции в течение недели, пока оптические линии связи не были восстановлены.
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 
В конце концов, ключ к преодолению препятствий к внедрению беспроводных технологий, сейчас и в будущем заключается в правильном понимании, планировании и построении беспроводной сети предприятия.
 
Беспроводная сеть – это не решение типа «установил и забыл». Необходимо регулярно проводить аудит сети. Взаимодействовать с IT-службами на ранних стадиях построения сети, а также для поддержки функционирования сети.
 
Соблюдая эти несложные условия, пользователи могут наслаждаться гибкостью и универсальностью, присущими беспроводным решениям, и во многих случаях снизить свои затраты.
 
Автор: Эдриэн Лутовски (Adrienne Lutovsky), ProSoft Technology