По материали на Thierry Bieber, HMS Networks
Дебатът за мрежите, в който никой не печели (и това е нормално)
В света на индустриалната автоматизация да попиташ „Коя е най-добрата индустриална мрежа?“ е малко като да попиташ стая, пълна с италианци, коя е най-добрата паста. Ще възникнат разгорещени спорове, страстни защити, може би дори и кавга, но няма да се получи единствен отговор.
Но все пак това е централен въпрос, особено за продуктовите мениджъри, инженерите по автоматизация и оперативните мениджъри. Индустриалните мрежи са нервната система на машините и фабриките. Изборът на грешна мрежа може да забави пускането на пазара, да усложни интеграцията или да ви обвърже с екосистемата на даден доставчик за десетилетия.
Има ли победител? Златен стандарт? Един протокол, който да властва над всички останали?
Не съвсем. Но може би не това е важното.
Както е обяснено по-долу, истинският ключ не е да изберете един най-добър, а да изберете гъвкавост, отвореност и готовност за промяна.
Как да прецените една индустриална мрежа: 4-те критични критерия
Макар че всеки индустриален комуникационен протокол има своите силни страни и особености, има четири универсално критични пункта, според които (на практика) се измерват силните страни на мрежовите технологии.
1. Детерминизъм и производителност в реално време
Казват, че в автоматизацията синхронизацията не е всичко – тя е единственото нещо. От синхронизираното многоосово движение в роботиката до прецизната синхронизация на входовете/изходите в опаковъчните линии, милисекундите са от значение.
Тук детерминистичните протоколи блестят. EtherCAT и Sercos предлагат изключително поведение в реално време, често постигайки циклични времена под 1 ms. PROFINET IRT и POWERLINK също са силно детерминистични, особено с хардуерна поддръжка.
Други протоколи на базата на Ethernet, като EtherNet/IP и Modbus TCP, предлагат добра производителност за обща автоматизация, но може да се наложи настройка или разширения, за да отговорят на строгите изисквания за работа в реално време.
Извод: Ако се занимавате с управление на движението, скоростта не подлежи на договаряне.
2. Мащабируемост и гъвкавост на топологията
Какво е Вашето приложение - едно устройство в малка машина или стотици в разпределена система?
Мрежи като PROFINET и EtherNet/IP се мащабират чудесно от няколко възли до цели производствени етажи. Те поддържат гъвкави топологии -линейна, звезда, пръстен - и позволяват добавяне на ниво устройство без пълна преконфигурация на системата.
Безжичните варианти (като Wi-Fi-базирани имплементации или 5G в бъдеще) разширяват още повече обхвата. Те също така предлагат еволюция и интеграция от своите стари полеви шини като PROFIBUS или DeviceNet.
Извод: Мащабируемостта не се отнася само до размера. Тя се отнася до адаптивността през различните етапи от жизнения цикъл.
3. Оперативна съвместимост и поддръжка на екосистемата
Дори най-добре проектираният протокол се проваля без силна екосистема. Важно е колко доставчици го поддържат, колко богат е наборът от инструменти и колко лесно се интегрира с инженеринговия софтуер.
PROFIBUS и PROFINET дължат успеха си на екосистемата на Siemens. EtherNet/IP процъфтява благодарение на Rockwell Automation. CC-Link IE е широко разпространен в Азия благодарение на Mitsubishi. Всяка от тези технологии се поддържа от силни общности, ръководени от добре подредени организации (PI, ODVA или CLPA).
Протоколи като OPC UA привличат вниманието не само заради своята отвореност, но и заради съвместимостта между различни доставчици и неутралното по отношение на доставчиците моделиране на данни, като се опитват да обединят целия свят на автоматизацията.
Извод: Екосистемата е толкова важна, колкото и спецификацията на протокола. Важно е не само какво може да направи един протокол, а и кой ви помага да го направите.
4. Диагностика, прозрачност и инструменти за поддръжка
Тихият убиец в индустриалната автоматизация? Прекъсванията в работата – и те често започват с невидими проблеми.
Съвременните мрежи интегрират подробни диагностични средства: състояние на връзката, качество на сигнала, кодове за грешки, метаданни на устройствата. Технологии като I&M функциите на PROFINET или диагностиката на устройствата на CIP позволяват предсказуема поддръжка и по-бърз анализ на основните причини.
По-старите полеви мрежи могат да бъдат непрозрачни, с повреди, които изискват работа за откриването им. Днешните интелигентни фабрики изискват мрежи с диагностика, която е ясна и интуитивна като светофарите.
Извод: Видимостта не е лукс. Тя е най-добрата ви застраховка срещу неочаквани прекъсвания.
Киберсигурност и дигитализация: допълнителните функции, които имат значение
Макар че основните критерии за производителност са от решаващо значение, две развиващи се влияния предефинираха значението на „най-доброто“: киберсигурност и дигитализация.
Киберсигурност: невидимата основа
В ерата на атаките с ransomware и общонационалните киберзаплахи индустриалните мрежи вече не могат да си позволят да бъдат отворени. Развиват се стандарти с криптиране (TLS), контрол на достъпа (роли, сертификати) и филтриране на трафика.
Протоколи като CIP Security (за EtherNet/IP), Modbus Security или PROFINET Security Classes показват как развитите стандарти възприемат защити в ИТ стил. Защитните стени и сигурните гейтуеи вече не са опция, а са от съществено значение.
Да не забравяме и сегментацията. Неструктурираната мрежа е уязвима мрежа. Протоколите трябва да поддържат VLAN, подмрежи и зони за достъп.
Дигитализация: от сензорите до облака
Събирането на огромни количества информация от производствения цех с цел повишаване на качеството и ефективността е ключово за конкурентоспособността. А мрежите са магистралите за данни, които го правят възможно.
Протоколите, които поддържат IT/OT интеграция, като OPC UA, MQTT или тези, които включват Time Sensitive Networking (TSN) – са повече от модни думи. Те са основата за интелигентни анализи, дистанционна поддръжка, оптимизация на базата на изкуствен интелект и edge computing.
OPC UA, с неговата неутрална по отношение на доставчиците архитектура и семантично богатство, е водещ в преодоляването на различията между автоматизацията и корпоративните IT. MQTT е прост и ефективен, идеален за разширяване на пътя на данните към облачни приложения.
Извод: Най-добрите мрежи не просто пренасят пакети. Те позволяват напредък.
Реалната сложност: Няма победители, само оцелели
Имайки предвид всичко това, бихте си помислили, че индустрията вече се е приближила към една доминираща индустриална мрежа. Това не се е случило.
Защо? Защото реалният свят не е еднороден:
- Регионите имат силни пристрастия: PROFINET в Германия, EtherNet/IP в Северна Америка, CC-Link в Япония.
- Доставчиците определят екосистемите: Siemens, Rockwell, Mitsubishi, всеки от които промотира своята „домашна“ мрежа.
- Инсталираните базови системи все още работят с PROFIBUS, DeviceNet, CANopen. Те функционират. Те остават.
И ето решаващият аргумент:
Глобалният пазар все още е силно фрагментиран според Industrial Network Market Study, най-новото проучване на HMS Networks. Над 20 протокола притежават значителен пазарен дял. Базираните на Ethernet мрежи се разрастват, но няма ясен победител, който да доминира.
Извод: Това не е състезание, в което победителят взема всичко. Това е многоезична танцова зала. Изберете един език и със сигурност ще пропуснете много интересни разговори.
Печели гъвкавостта: практичната алтернатива на стандартизацията
Какъв е умният ход тогава? Спрете да преследвате „най-доброто” и започнете да давате възможност на останалите.
Най-добре представящите се индустриални екипи третират мрежовите технологии като логистика: става въпрос за съвместимост, адаптивност и дългосрочна устойчивост. Те не просто избират една мрежа – те се подготвят да взаимодействат с много.
Тази гъвкавост се отплаща:
- По-бързо пускане на пазара (няма нужда от препроектиране за протокола на всеки клиент).
- Намалени разходи за интеграция (по-малко изненади в производствената зала).
- По-голям глобален обхват (продажби в Япония, Европа и САЩ без главоболия с мрежата).
Извод: Не се влюбвайте в дадена мрежа. Влюбете се в идеята за свободна комуникация.
Концепцията на Anybus: Комуникация с всяка мрежа
И тук идва HMS Anybus – не за да вземе страна, а да премахне проблема изцяло. Anybus не ви казва какво да говорите. Помага ви да говорите всичко.
За производители на устройства: plug-in комуникационни модули, които позволяват на вашия продукт да комуникира чрез PROFIBUS, EtherNet/IP, PROFINET, EtherCAT и други – без препроектиране. Модулни, предварително сертифицирани и подготвени за бъдещето.
Anybus Communicator & Gateways
За производители на машини и за фабрики: преобразуватели на протоколи, които позволяват на PLC и оборудването да обменят данни, дори ако говорят на напълно различни езици. Независимо дали става въпрос за Modbus RTU към PROFINET или EtherNet/IP към CANopen, гейтуеят преодолява разликите.
Основната идея
Вашето устройство или машина никога не трябва да бъде ограничавано от един протокол. С Anybus се свързвате – и комуникирате навсякъде.
Това не е магия. Просто е интелигентен индустриален дизайн.
Заключение: Не става въпрос за най-доброто, а за подходящото
Е, коя е най-добрата индустриална мрежа?
Тази, която позволява на вашата машина, вашето устройство, вашия завод да върши работата си – във всеки контекст, на всеки континент, с всеки партньор.
Това е мрежата, която не само отговаря на спецификациите, но и на вашата стратегия. Това е мрежата, която комуникира с всички останали.
Защото в тази надпревара няма финална линия. Но с подходящите комуникационни инструменти можете да продължавате да се движите напред – бързо, гъвкаво и подготвени за бъдещето.
Заключителни мисли
Искате ли да видите реалните данни зад мрежовата джунгла?
Разгледайте проучването на HMS Networks за пазара на индустриални мрежи, за да видите колко фрагментиран – и колко интересен – е всъщност този пазар.
Разгледайте Anybus CompactCom – Embedded мрежови решения за производители на устройства.
Разгледайте Anybus Gateways –преобразуватели на протоколи за производители на машини и за фабрики.