Τα δίκτυα βιομηχανικού ελέγχου και τα δίκτυα δεδομένων γενικής-σκοπίας είναι δύο διαφορετικοί τύποι συστημάτων δικτύου που διαφέρουν σημαντικά ως προς το σχεδιασμό, τη λειτουργικότητα, τις εφαρμογές και την απόδοση. Αυτό το άρθρο θα παρέχει μια λεπτομερή επισκόπηση των διαφορών μεταξύ των δικτύων βιομηχανικού ελέγχου και των δικτύων δεδομένων γενικής-σκοπίας, συμπεριλαμβανομένων των ορισμών, των χαρακτηριστικών, των σεναρίων εφαρμογών, των τεχνικών απαιτήσεων και των τάσεων ανάπτυξης.
1. Ορισμοί
Ένα δίκτυο βιομηχανικού ελέγχου είναι ένα σύστημα δικτύου ειδικά σχεδιασμένο για συστήματα βιομηχανικού αυτοματισμού και ελέγχου. Χρησιμοποιείται κυρίως για τη διευκόλυνση της επικοινωνίας και της ανταλλαγής δεδομένων μεταξύ συσκευών για να καταστεί δυνατή η παρακολούθηση, ο έλεγχος και η διαχείριση των διαδικασιών παραγωγής. Τα δίκτυα βιομηχανικού ελέγχου χρησιμοποιούν συνήθως σε πραγματικό-χρόνο, αξιόπιστα πρωτόκολλα επικοινωνίας για να ανταποκριθούν στις υψηλές απαιτήσεις για απόδοση και αξιοπιστία σε πραγματικό χρόνο σε πραγματικό-χρόνο στις διαδικασίες βιομηχανικής παραγωγής.
Τα δίκτυα δεδομένων γενικού-σκοπού αναφέρονται σε συστήματα δικτύου που χρησιμοποιούνται για καθημερινή εργασία γραφείου, ψυχαγωγία και επικοινωνία, όπως εταιρικά ενδοδίκτυα και το Διαδίκτυο. Τα δίκτυα δεδομένων γενικού-σκοπού χρησιμοποιούν συνήθως πρωτόκολλα επικοινωνίας μη-πραγματικού-μη-μη-αξιόπιστου επικοινωνίας για την κάλυψη των απαιτήσεων των χρηστών για ταχύτητα δικτύου, ευελιξία και-αποτελεσματικότητα-κόστους.
2. Χαρακτηριστικά
Τα δίκτυα βιομηχανικού ελέγχου και τα δίκτυα δεδομένων γενικής-χρήσης διαφέρουν ως προς τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
2.1 Δυνατότητες πραγματικού- χρόνου
Τα δίκτυα βιομηχανικού ελέγχου απαιτούν υψηλό βαθμό ικανότητας σε πραγματικό-χρόνο για τη διασφάλιση της συνέχειας και της σταθερότητας των διαδικασιών παραγωγής. Τα δίκτυα βιομηχανικού ελέγχου χρησιμοποιούν συνήθως-πρωτόκολλα επικοινωνίας σε πραγματικό χρόνο, όπως το PROFIBUS και το Modbus, τα οποία εγγυώνται τη φύση και την αξιοπιστία της μετάδοσης δεδομένων σε πραγματικό-χρόνο.
Τα δίκτυα δεδομένων γενικής-χρήσης έχουν σχετικά χαμηλότερες απαιτήσεις πραγματικού- χρόνου και οι χρήστες μπορούν γενικά να ανέχονται έναν ορισμένο βαθμό καθυστέρησης. Αν και τα πρωτόκολλα επικοινωνίας που χρησιμοποιούνται σε δίκτυα δεδομένων γενικής-σκοπίας, όπως το TCP/IP, μπορούν να εξασφαλίσουν την αξιοπιστία της μετάδοσης δεδομένων, η απόδοσή τους σε πραγματικό-χρόνο είναι σχετικά χαμηλή.
2.2 Αξιοπιστία
Τα βιομηχανικά δίκτυα ελέγχου έχουν πολύ υψηλές απαιτήσεις αξιοπιστίας, καθώς οποιαδήποτε αστοχία επικοινωνίας θα μπορούσε να οδηγήσει σε διακοπές παραγωγής ή ζημιά στον εξοπλισμό. Τα βιομηχανικά δίκτυα ελέγχου χρησιμοποιούν συνήθως τεχνικά μέτρα, όπως πλεονάζοντα σχέδια, ανίχνευση σφαλμάτων και μηχανισμούς ανάκτησης για την ενίσχυση της αξιοπιστίας του συστήματος.
Τα δίκτυα δεδομένων γενικής-χρήσης έχουν σχετικά χαμηλές απαιτήσεις αξιοπιστίας και οι χρήστες είναι γενικά πρόθυμοι να αποδεχτούν έναν ορισμένο βαθμό απώλειας δεδομένων ή σφαλμάτων. Τα δίκτυα δεδομένων γενικής-σκοπίας χρησιμοποιούν συνήθως μηχανισμούς ανίχνευσης και διόρθωσης σφαλμάτων, όπως ο μηχανισμός αναμετάδοσης του TCP, για να διασφαλίσουν την αξιοπιστία της μετάδοσης δεδομένων.
2.3 Ασφάλεια
Τα δίκτυα βιομηχανικού ελέγχου έχουν πολύ υψηλές απαιτήσεις ασφαλείας, καθώς η διαρροή δεδομένων ή η παραβίαση κατά τη διαδικασία παραγωγής μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρά ατυχήματα παραγωγής ή οικονομικές απώλειες. Τα βιομηχανικά δίκτυα ελέγχου χρησιμοποιούν συνήθως αυστηρά μέτρα ασφαλείας, όπως έλεγχο πρόσβασης, κρυπτογράφηση δεδομένων και έλεγχο ασφαλείας, για την προστασία της ασφάλειας των δεδομένων.
Τα δίκτυα δεδομένων γενικής-χρήσης έχουν σχετικά χαμηλότερες απαιτήσεις ασφαλείας και οι χρήστες γενικά ανέχονται έναν ορισμένο βαθμό διαρροής δεδομένων ή παραβίασης. Τα δίκτυα δεδομένων γενικού-σκοπού χρησιμοποιούν συνήθως βασικά μέτρα ασφαλείας, όπως τείχη προστασίας και λογισμικό προστασίας από ιούς, για την πρόληψη κακόβουλων επιθέσεων και μολύνσεων από ιούς.
2.4 Επεκτασιμότητα
Τα βιομηχανικά δίκτυα ελέγχου προσφέρουν γενικά καλή επεκτασιμότητα, καθώς ο εξοπλισμός μπορεί να χρειαστεί να προστεθεί ή να αντικατασταθεί κατά τις διαδικασίες παραγωγής. Χρησιμοποιούν αρθρωτά σχέδια και τυποποιημένες διεπαφές για να διευκολύνουν την προσθήκη και την αντικατάσταση του εξοπλισμού.
Τα δίκτυα δεδομένων γενικής-σκοπίας έχουν σχετικά χαμηλή επεκτασιμότητα, καθώς οι χρήστες συνήθως δεν προσθέτουν ή αντικαθιστούν συχνά εξοπλισμό. Χρησιμοποιούν κεντρικά σχέδια και ιδιόκτητες διεπαφές για τη μείωση του κόστους και την απλοποίηση της διαχείρισης.
3. Σενάρια Εφαρμογής
Τα βιομηχανικά δίκτυα ελέγχου χρησιμοποιούνται κυρίως σε συστήματα βιομηχανικού αυτοματισμού και ελέγχου, όπως παρακολούθηση γραμμής παραγωγής, έλεγχος εξοπλισμού, απόκτηση δεδομένων και ανάλυση. Συνήθως αναπτύσσονται σε βιομηχανικά περιβάλλοντα όπως εργοστάσια, ορυχεία και εργοστάσια παραγωγής ενέργειας.
Τα δίκτυα δεδομένων γενικής-χρήσης χρησιμοποιούνται κυρίως σε καθημερινές εργασίες γραφείου, σενάρια ψυχαγωγίας και επικοινωνίας, όπως εταιρικά ενδοδίκτυα, Διαδίκτυο, email και διαδικτυακά παιχνίδια. Συνήθως αναπτύσσονται σε γραφεία, σπίτια, σχολεία και παρόμοιες τοποθεσίες.
4. Τεχνικές Απαιτήσεις
Τα δίκτυα βιομηχανικού ελέγχου και τα δίκτυα δεδομένων γενικής-χρήσης διαφέρουν στις ακόλουθες τεχνικές απαιτήσεις:
4.1 Πρωτόκολλα επικοινωνίας
Τα δίκτυα βιομηχανικού ελέγχου χρησιμοποιούν συνήθως σε πραγματικό-χρόνο, αξιόπιστα πρωτόκολλα επικοινωνίας, όπως PROFIBUS, Modbus και EtherCAT, τα οποία διασφαλίζουν τη φύση και την αξιοπιστία της μετάδοσης δεδομένων σε πραγματικό χρόνο.
Τα δίκτυα δεδομένων γενικής-χρήσης συνήθως χρησιμοποιούν πρωτόκολλα επικοινωνίας μη-πραγματικού-μη-αξιόπιστου, όπως TCP/IP, HTTP και FTP, τα οποία πληρούν τις απαιτήσεις των χρηστών για ταχύτητα δικτύου, ευελιξία και{4}}οικονομική-αποτελεσματικότητα.
4.2 Απόδοση συσκευής
Τα βιομηχανικά δίκτυα ελέγχου θέτουν πολύ υψηλές απαιτήσεις στην απόδοση της συσκευής, καθώς οι βλάβες του εξοπλισμού κατά την παραγωγή μπορεί να οδηγήσουν σε σοβαρά ατυχήματα παραγωγής ή οικονομικές απώλειες. Τα δίκτυα βιομηχανικού ελέγχου χρησιμοποιούν συνήθως συσκευές υψηλής-απόδοσης, υψηλής αξιοπιστίας, όπως PLC, DCS και RTU.
Τα δίκτυα δεδομένων γενικής-χρήσης έχουν σχετικά χαμηλότερες απαιτήσεις για την απόδοση του εξοπλισμού και οι χρήστες μπορούν γενικά να ανεχθούν έναν ορισμένο βαθμό βλάβης του εξοπλισμού. Τα δίκτυα δεδομένων γενικής-χρήσης συνήθως χρησιμοποιούν χαμηλού κόστους-υψηλά ευέλικτο εξοπλισμό, όπως δρομολογητές, μεταγωγείς και διακομιστές.
4.3 Αρχιτεκτονική Δικτύων
Τα βιομηχανικά δίκτυα ελέγχου υιοθετούν συνήθως μια κατανεμημένη αρχιτεκτονική για να επιτρέπουν την τοπική πρόσβαση συσκευών και την ταχεία μετάδοση δεδομένων. Χρησιμοποιούν αρθρωτά σχέδια και τυποποιημένες διεπαφές για να διευκολύνουν την προσθήκη και την αντικατάσταση του εξοπλισμού.
Τα δίκτυα δεδομένων γενικού-σκοπού υιοθετούν συνήθως μια κεντρική αρχιτεκτονική για την απλοποίηση της διαχείρισης και τη μείωση του κόστους. Χρησιμοποιούν ιδιόκτητες διεπαφές και προσαρμοσμένα σχέδια για να καλύψουν τις ανάγκες συγκεκριμένων σεναρίων.
5. Αναπτυξιακές Τάσεις
Με την πρόοδο του Industry 4.0 και της έξυπνης κατασκευής, τα δίκτυα βιομηχανικού ελέγχου εξελίσσονται προς μεγαλύτερη ευφυΐα, ενοποίηση και δικτύωση. Στο μέλλον, τα δίκτυα βιομηχανικού ελέγχου θα δίνουν μεγαλύτερη έμφαση στην απόδοση δεδομένων σε πραγματικό-χρόνο, την αξιοπιστία και την ασφάλεια για να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις της έξυπνης κατασκευής και του βιομηχανικού Διαδικτύου.
Τα δίκτυα δεδομένων γενικού-σκοπού εξελίσσονται επίσης προς υψηλότερες ταχύτητες, μεγαλύτερη ευελιξία και βελτιωμένη ασφάλεια. Με την πρόοδο τεχνολογιών όπως το 5G, το Διαδίκτυο των πραγμάτων (IoT) και το cloud computing, τα δίκτυα δεδομένων γενικής-σκοπίας θα δίνουν μεγαλύτερη έμφαση στην ταχύτητα, την ευελιξία και την αποδοτικότητα{4}}του δικτύου για να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις των χρηστών για υπηρεσίες δικτύου.