Как развеять опасения по поводу внедрения беспроводной коммуникации?

Благодаря беспроводной коммуникации можно создавать гибкие мобильные и дешевые решения. Многие потенциальные пользователи опасаются по поводу безопасности, надежности и пропускной способности таких сетей и поэтому продолжают выбирать проводную коммуникацию. Справедливы ли подобные опасения?

Какая коммуникация лучше – беспроводная или проводная? Не существует однозначного ответа на этот вопрос, поскольку каждая из этих технологий имеет свои особенности. Чтобы удовлетворить требования пользователей, было разработано множество разновидностей беспроводной коммуникации. Могут ли они применяться в каждом приложении? Разумеется, нет. Беспроводная коммуникация – это гибкая, мобильная и дешевая коммуникация, однако многие потенциальные пользователи  опасаются по поводу безопасности, надежности и пропускной способности таких сетей. Поэтому попробуем проанализировать эти вопросы.

Безопасность

Проблема безопасности обычно затрагивается в первую очередь. Инженеры отдела технического обслуживания хотят иметь гарантии непрерывности производства и уверенность в том, что процесс не будет нарушен, а устройства не выйдут из строя. В свою очередь, инженеры IT требуют, чтобы беспроводная сеть хорошо взаимодействовала с уже существующей инфраструктурой на предприятии, и чтобы конфиденциальные данные были в безопасности и защищены от несанкционированного доступа. Опасения инженеры отдела технического обслуживания и инженеров IT разные, но к ним стоит относиться одинаково серьезно.

Технологии, обеспечивающие безопасность беспроводной передачи данных достаточно хорошо известны,  но этого недостаточно – необходимо уметь определить, каким образом их использовать, чтобы достичь поставленной цели. Применение современных методов шифрования помогает скрыть данные. Фильтрация и современные усовершенствованные методы авторизации предотвращают несанкционированный доступ к данным. Существует множество пособий, посвященных безопасности как в проводных, так и в беспроводных сетях. Также правительства многих государств разработали и предоставили правила сбора, обработки и пересылки конфиденциальных данных.

Следует помнить, что интересы инженеров отдела технического обслуживания и IT инженеров одинаково важны, и их следует рассматривать вместе. У каждого сотрудника есть собственный опыт, который можно использовать. Инженеры отдела технического обслуживания знают, что чаще всего приводит остановке линии и как этого избежать. Инженеры IT умеют анализировать сложные информационные и коммуникационные системы. Инженеры могут дополнять друг друга – если умеют взаимодействовать.

IT в команде

Дайте возможность IT-отделу действовать – его сотрудники больше знают о сетевых устройствах и протоколах, а также топологии и способах объединения сетей различных типов. Если вы построите сеть, не консультируясь с IT-отделом, не стоит рассчитывать на последующее беспроблемное сотрудничество – они будут постоянно указывать на ваши ошибки.

Доверьтесь своим интеграторам. Они должны понимать потребности и требования различных отделов и предложат решение, которым все будут довольны.

Организовывайте встречи, на которых сотрудники смогут высказать свое мнение. Вместе разработайте критерии, которые помогут оценить, также ли безопасна беспроводная сеть, как и проводная. Используйте стандарты безопасности, которые гарантируют безопасность и хорошо взаимодействуют с нынешней IT-системой. Иногда для этого необходимо побороться с бюрократией.

Например, в фармацевтической промышленности хранение и обработка конфиденциальных данных осуществляется согласно четким процедурам, поэтому IT-отдел особенно чутко реагирует на все бреши в системе безопасности. Очень важно четко определить, в чем нуждается IT-отдел и какие у него требования – это даст возможность полностью и осознанно использовать потенциал новой технологии на предприятии.

Кто-то может спросить: «Я из отдела технического обслуживания, a в моей системе появились устройства IT. Кто в случае аварии будет за них отвечать? Как быстро будет обнаружена и устранена неисправность?».

Здесь ситуация усложняется. Каждый день мы занимаемся управлением. Нам не свойственно отказываться от нашей системы. Бывает сложно определить, кто отвечает за беспроводную сеть, но стоит применить те же правила, которые относятся к сети Ethernet. В некоторых случаях IT-отдел занимается всем, что подключено к сети Ethernet, в других отдел технического обслуживания занимается только теми устройствами, которые влияют на ход процесса. Иногда IT-отдел принимает важные решения, касающиеся сети, но за оборудование и обслуживание системы отвечает отдел технического обслуживания. Независимо от того, кто и в какой степени отвечает за сеть, важно, чтобы обязанности каждого отдела были четко определены. Не менее важна выбранная беспроводная технология и доступные инструменты диагностики – они должны помогать как работе IT-отдела, так и отделу технического обслуживания.

Инструменты диагностики для обоих отделов могут отличаться. Наличие подходящего часто является условием решения проблемы. Мир IT использует инструменты, основанные на протоколе SNMP (simple network management protocol), который обслуживает некоторые промышленные радиоустройства. Инструменты диагностики высшего уровня могут использовать, например, протокол OPC для сбора и обработки данных для нужд системы управления.

Хотя на разных предприятиях действуют свои правила, наблюдается тенденция передачи ответственности за коммуникацию отделам технического обслуживания. Независимо от того, имеем мы дело с беспроводной или проводной коммуникацией, в случае остановки процесса в первую очередь звонит телефон у главного технолога.

Независимо от того, кто занимается обслуживанием сети, поиск ошибок в беспроводных сетях отличается отрешения проблем в сетях Ethernet. Беспроводная сеть не осязаема, ее нельзя потрогать. При этом она очень восприимчива к помехам, которые сложно идентифицировать и исключить. Поэтому так важно наличие соответствующих инструментов диагностики. Также важно иметь обученный обслуживающий персонал. Выберите такого поставщика оборудования, который гарантирует необходимую поддержку во время внедрения системы и ее обслуживания. Благодаря этому сотрудник, который ранее занимался проводными сетями, сможет осуществить эффективную диагностику беспроводных сетей.

Пропускная способность

Откуда мне знать, что пропускная способность беспроводной сети окажется достаточной, особенно если учесть, что система управления постоянно меняется и улучшается?

Во-первых, сделайте домашнее задание. Изучите требования сети, определите свои цели и среду, в которой будет работать сеть. На каких расстояниях будет работать сеть, и какие нужны скорости? Необходим ли удаленный доступ к сети извне предприятия? Сеть будет работать внутри или снаружи зданий? Имеются ли в зоне сети большие, отражающие поверхности? Имеются ли там движущиеся, вращающиеся детали? Попробуйте определить, как будет выглядеть трафик в вашей сети. Существует множество разновидностей сетей для разных приложений.

Во-вторых, с осторожностью подходите к выбору поставщика услуг. Помните, что вы ищите поставщика промышленной технологии, который сможет предложить масштабируемое решение, которое будет развиваться вместе с предприятием. Выберите такого поставщика, который знаком с вашим оборудованием и понимает суть процесса. Помните о правильном подборе комплекса инструментов диагностики. Некоторые поставщики предлагают инструменты интеграции HMI, основанные на технологии OPC, для визуализации проблем в сети. Проверьте, предлагает ли компания, с которой вы намерены сотрудничать, курсы обучения и аудит. На все это следует обратить внимание уже на ранней стадии проекта.

Всегда помните о том, что беспроводная коммуникация совершенно не подходит для некоторых приложений. Например, считывание 1000 точек I/O при времени сканирования порядка миллисекунд просто невозможно. Беспроводная технология еще не дает такой пропускной способности.

Часто возникают вопросы, как можно предотвратить помехи от другой беспроводной сети, например, установленной на соседнем заводе.

Поинтересуйтесь, какие волны могут вызывать помехи в вашей сети. Используйте IT-отдел – создайте вместе систему мониторинга сети. Многие факторы можно использовать для прогнозирования проблем в сети. IT-отдел может время от времени сканировать сеть и искать новых пользователей или других изменений в сети, a также отслеживать интенсивность внешних помех.

Даже оптимально спроектированная и построенная сеть, снабженная специальными системами, предохраняющими от помех, может быть восприимчива к радиопомехам. Вы не можете предвидеть, установит ли сосед оборудование, которое будет вызывать помехи в вашей сети. Но вы можете предусмотреть меры предосторожности и так устроить сеть, чтобы ограничить ущерб.

Существует множество способов избежать потенциальных проблем. Вначале выберите беспроводную сеть, частота которой может меняться. Например, стандарт 802.11n имеет 24 канала в диапазоне 5 ГГц. Другой способ – использование направленных антенн – тем самым улучшается соотношение сигнала и шума/помех. Выбрать правильное направление таких антенн в случае больших расстояний не такая уж простая задача, но существуют проверенные методы, которые должен знать выбранный вами интегратор.

Надежность

Можно ли беспроводной сети доверять меньше, чем проводной? Ответ – «нет». Из-за помех сигнальные кабели никогда прокладывают рядом с инверторами и сервоприводами – также обстоит дело и с беспроводной передачей данных. Цель такая же – не допустить помехи, отличаются только способы достижения этой цели. Следующие факторы играют огромную роль: расстояние (находится ли она в зоне видимости), правильный выбор транслирующих и принимающих устройств, антенны и кабели. Обдумай их с учетом твоего приложения.

Во многих случаях система проводной коммуникации может быть менее надежна – например, в подвижных и вращающихся устройствах – кабель подвергается в них постоянному сгибанию и скручиванию, из-за чего со временем его параметры ухудшаются.

Беспроводная коммуникация завоевала популярность в системах SCADA, поэтому следующий шаг – внедрение ее в системы управления. Ethernet очень широко распространен в промышленности. A там, где есть Ethernet – есть и беспроводная коммуникация. Некоторые беспроводные устройства настолько функциональны, что могут играть управляемого коммутатора и обеспечивать фильтрацию пакетов. Другие могут работать с приложениями реального времени и предлагают высокую степень гибкости, скорости и точности, при этом предсказуемы. В таких проектах важно, чтобы система была точно спроектирована и внедрена специалистами – поставщиками и интеграторами.

Опасения, связанные с безопасностью беспроводных сетей, основаны на собственном опыте. Любой человек, у которого есть компьютер и беспроводной доступ в Интернет, обязательно помнит о «виснущих» роутерах или перезагружающихся модемах. Никто не хочет подвергать такому риску систему управления на производстве? Современные промышленные решения для беспроводной связи намного лучше защищены и надежнее, чем коммерческие продукты. В нашем распоряжении также имеются новые технологии и инструменты диагностики сети, которые могут предвидеть приближающуюся аварию и с помощью понятного интерфейса сообщают о состоянии сети. Чтобы еще больше увеличить надежность, можно применить специальные системы управления сетью.

Множество реальных приложений, использующих технологию беспроводной коммуникации, значительно увеличило свою эффективность и надежность благодаря замене кабелей антеннами. В приложениях, в которых присутствует движение, беспроводные сети позволили снизить расходы, сократить простои и повысить надежность.

Например, Procter & Gamble перешел от проводного решения к беспроводному с целью увеличения надежности. Инженеры заменили контактные кольца беспроводным соединением, чтобы оптимизировать существующую сеть Ethernet/IP. Была использована сеть стандарта 802.11, работающая на частоте 5 ГГц, поскольку диапазон 2,4 ГГц уже был занят. Решение соответствовало принципам в области детерминизма, гарантировало уменьшение количества потерянных пакетов и не приводило к остановкам, вызванным ошибками коммуникации.

Компания Liberty Airport Systems в Онтарио (Канада) спроектировала собственную систему освещения взлетной полосы для гражданских и правительственных аэродромов. Надежность работы этих систем критична с точки зрения организации и безопасности воздушного движения, а любая авария означает опоздание, отмену рейса, а в худшем случае угрожает безопасности лиц, находящихся в самолете и в районе аэродрома. Традиционная система состоит из оптоволоконных кабелей, расположенного под взлетной полосой. В случае их повреждения вся полоса должна быть выведена из эксплуатации. Сейчас Liberty использует запасную независимую беспроводную систему контроля освещения. Система подверглась проверке во время устранявшийся свыше недели аварии системы оптоволоконных кабелей, вызванной механическим повреждением пучка кабелей – освещение контролировалось с помощь беспроводной технологии, в это время выполнялся ремонт оптоволоконных кабелей.

Итак, чтобы избежать аварии и гарантировать надежную работу беспроводных сетей, нужно правильно понять, спроектировать и построить сеть. Беспроводная связь — это не решение типа «установил и забыл». Протестируйте сеть. Взаимодействуйте с IT-отделом. Ознакомьтесь с их планом и узнайте их мнение, тогда они охотно помогут в случае проблем с сетью. Если вы проследите все это, то сможете радоваться гибкой и мобильной сети, которая во многих случаях позволит ограничить расходы.

Адриен Лютовски является автором статей для ProSoft Technology.

Статья под редакцией магистра инженера Лукаша Урбаньского, докторанта кафедры промышленной автоматики и робототехники электротехнического факультета Западно-Поморского технологического университета в Щецине.

CE

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *