رادیو داده سریال در مقابل رادیو اترنت: چه تغییراتی برای RTU ها، PLC ها و شبکه های IP ایجاد می شود؟

در یک ایستگاه پمپ از راه دور، جایگزینی یک رادیو سریال با یک مدل اترنت ممکن است مانند یک ارتقاء سخت افزاری ساده به نظر برسد. با این حال، این تغییر می‌تواند بر آدرس‌دهی، رفتار نظرسنجی، چارچوب‌بندی پروتکل، دسترسی از راه دور و تشخیص خطا تأثیر بگذارد. Modbus می تواند از طریق پیوندهای سریال یا TCP/IP کار کند، اما مدل ارتباطی اطراف آن متفاوت است.

را بنابراین تصمیم رادیویی داده سریال در مقابل رادیو اترنت باید با کنترل‌کننده‌ها، ترافیک و نیازهای تعمیر و نگهداری شروع شود - نه سرعت تبلیغ. درک این تفاوت ها به مهندسان کمک می کند تصمیم بگیرند که چه زمانی یک پیوند RTU یا PLC ساده را حفظ کنند، چه زمانی شبکه IP ارزش عملی را اضافه می کند و چگونه بدون پیچیدگی غیر ضروری مهاجرت کنند.

 

انتخاب واقعی: یک پیوند شفاف یا یک شبکه IP؟

رادیوهای سریال مسیر ارتباطی موجود را حفظ می کنند

یک رادیو سریال جریان ورودی به یک پورت سریال را منتقل می کند و آن را در دیگری بازسازی می کند. RS-232 یا RS-485 رابط رو به کنترل کننده باقی می ماند، در حالی که نرخ باود، برابری، بیت های توقف، کنترل جریان و آدرس های دستگاه هنوز تعیین کننده موفقیت ارتباط هستند. نظرسنجی استاد به از راه دور نیز از ترتیب آشنای درخواست و پاسخ پیروی می کند. در مقایسه رادیویی داده سریال در مقابل رادیو اترنت، این شفافیت دلیل جذابیت سریال برای شبکه‌های RTU است.

منطق PLC موجود، نقشه‌های ثبت، و روال‌های نظرسنجی SCADA ممکن است بدون تغییر باقی بمانند، زیرا رادیو به جای طراحی مجدد شبکه، فاصله کابل را جایگزین می‌کند. زمان‌بندی بی‌سیم همچنان نیاز به اعتبارسنجی دارد، اما کنترل‌کننده به طور ناگهانی به یک طرح IP نیاز ندارد. برای یک سایت برونفیلد، تداوم می تواند ارزشمندتر از افزودن ویژگی هایی باشد که برنامه هرگز از آنها استفاده نمی کند.

رادیوهای اترنت نقاط انتهایی را به هم متصل می‌کنند، نه فقط پورت‌ها

یک رادیو اترنت به جای بازتولید یک جریان بایت اختصاصی، رابط های شبکه را پیوند می دهد. آدرس‌های MAC، آدرس‌های IP و پورت‌های TCP یا UDP به چندین PLC، RTU، HMI و سرور اجازه می‌دهند تا زیرساخت را به اشتراک بگذارند. نظرسنجی SCADA می‌تواند در کنار تشخیص، برنامه‌نویسی از راه دور یا مجموعه تاریخ‌نگار اجرا شود و انتخاب رادیویی داده سریال در مقابل رادیو اترنت را به تصمیمی بین یک مسیر کنترل‌شده و یک شبکه چند نقطه‌ای تبدیل کند. این باعث می شود که تصمیم گیری توپولوژی به اندازه یک تصمیم پروتکلی برنامه ریزی شود.

یک پروتکل آشنا ممکن است در هر دو محیط وجود داشته باشد. Modbus دستورات لایه کاربردی را مستقل از شبکه فیزیکی تعریف می‌کند و می‌تواند روی رسانه سریال یا اترنت از طریق TCP/IP کار کند، اگرچه رفتار کادربندی و دروازه تغییر می‌کند. این تمایز زمانی اهمیت دارد که منطق ثبت موجود باید از مهاجرت شبکه جان سالم به در ببرد.

 

سمت کنترلر بعد از سوئیچ چگونه به نظر می رسد

RTU های موجود و PLC های فقط سریال معمولاً از تداوم حمایت می کنند

کنترل‌کننده‌ای که فقط RS-232 یا RS-485 دارد به ندرت از اترنت بومی اجباری در لبه میدان بهره می‌برد. یک رادیو داده سریال می تواند برنامه PLC یا RTU، آدرس دهی ثبت، روابط master-slave و دنباله نظرسنجی SCADA را حفظ کند. در جایی که تغییر سخت افزار یا کد جایگزین ارزش عملیاتی کمی را اضافه می کند، رادیو داده سریال در مقابل رادیو اترنت عمدتاً یک تصمیم سازگاری است.

مسیر بی سیم هنوز نیاز به تنظیم دارد. بازه زمانی پاسخ باید امکان چرخش، تکرارکننده ها، تلاش های مجدد و سایت های راه دور ضعیف را فراهم کند. مقادیر کپی شده از یک پیوند مسی کوتاه ممکن است خیلی زود منقضی شوند، در حالی که وقفه های زمانی بیش از حد، تشخیص خطا را کند می کند. رای گیری عادی، سیگنال های تخریب شده و بازیابی پیوند را آزمایش کنید.

WDS MM2 از عملیات master، slave، repeater و slave/repeater با سرعت 115.2 تا 153.6 kbps پشتیبانی می کند. همچنین شامل تشخیص خطای CRC، ارسال مجدد، رمزگذاری 128 بیتی AES اختیاری و در دسترس بودن TDMA است. این قابلیت‌ها برای پیوندهای تله‌متری فشرده مناسب هستند، جایی که ارتباطات کنترل‌کننده قابل پیش‌بینی بیشتر از ظرفیت پهنای باند اهمیت دارد.

کنترل کننده های آماده برای اترنت به دستگاه های شبکه آدرس پذیر تبدیل می شوند

با اترنت بومی، یک PLC یا RTU به یک نقطه پایانی IP تبدیل می شود. پیکربندی از نرخ باود و برابری به آدرس‌ها، ماسک‌های زیرشبکه، دروازه‌ها، پورت‌های انتقال و محدودیت‌های اتصال حرکت می‌کند. SCADA، HMI، مورخان، و ایستگاه های کاری مهندسی ممکن است بدون تغییر کابل به آن دسترسی پیدا کنند. این دسترسی یک تفاوت کلیدی رادیویی داده سریال در مقابل رادیو اترنت است.

دسترسی باید همچنان با منابع کنترلر مطابقت داشته باشد. محدودیت‌های جلسه و ترافیک پس‌زمینه می‌تواند بر پهنای باند یا پردازش تأثیر بگذارد، بنابراین مشتریان، خدمات و نرخ‌های به‌روزرسانی مورد نیاز باید قبل از راه‌اندازی مستند شوند. بودجه اتصال مانع از رقابت غیرمنتظره ابزارهای تعمیر و نگهداری با ترافیک کنترل می شود.

تاسیسات مختلط نیاز به تونل سازی یا تبدیل پروتکل دارند

سیستم های Brownfield اغلب شامل هر دو نوع رابط هستند. تونل سازی سریال جریان بایت اصلی را در انتهای دور ایجاد می کند و تغییرات میدان را به حداقل می رساند. تبدیل پروتکل یک پروتکل سریال را به شکل مبتنی بر اترنت برای یکپارچه سازی IP بومی ترجمه می کند. این انتخاب حفظ را از تبدیل جدا می کند.

هنگامی که یک دروازه لایه فیزیکی و بسته بندی پیام را تبدیل می کند، دستگاه های سریال موجود می توانند از طریق یک شبکه TCP/IP Modbus ارتباط برقرار کنند. نگاشت آدرس واحد، ترجمه مهلت زمانی و سریال سازی چندین جلسه IP در یک گذرگاه RS-485 هنوز باید تعریف شود. دستگاه های سازگار به تنهایی انتقال موفقیت آمیز را تضمین نمی کنند.

 

عملکرد بیشتر از سرعت رادیویی تبلیغ شده است

زمان نظرسنجی به کل مسیر پیام بستگی دارد

نرخ داده RF، توان قابل استفاده، تأخیر انتها به انتها و تغییرات تأخیر موارد مختلفی را اندازه گیری می کند. نرخ مدولاسیون سریع پاسخ سریع PLC را تضمین نمی‌کند اگر تلاش‌های مجدد، ازدحام، زمان‌بندی یا فواصل نظرسنجی طولانی پیام برنامه را به تأخیر بیندازند. تله متری سریال می تواند در پهنای باند متوسط ​​کارآمد بماند زیرا فریم ها فشرده هستند و زمانی که هر کنترل از راه دور صحبت می کند استاد کنترل می کند. اترنت هدرها و ترافیک مدیریتی را اضافه می کند، با این حال می تواند بار کل بزرگتر و چندین برنامه را به طور همزمان حمل کند.

آزمایش عملی رادیو داده سریال در مقابل رادیو اترنت این است که آیا مسیر کامل با زمان به روز رسانی مورد نیاز در شرایط واقعی مطابقت دارد یا خیر. TCP از مدیریت اتصال و ارسال مجدد برای تحویل قابل اعتماد استفاده می کند، در حالی که UDP سربار حمل و نقل را کاهش می دهد اما مسئولیت بیشتری را به برنامه واگذار می کند. هیچ کدام خطاهای RF، صف بندی یا زمان بندی رادیویی را حذف نمی کند.

اندازه لینک را از روی ترافیک واقعی، نه مشخصات پورت

برنامه ریزی ظرفیت با رفتار برنامه شروع می شود. تعداد RTU ها، PLC ها، HMI ها و سرورهای فعال. ثبت درخواست و اندازه پاسخ؛ ضرب در فراوانی نظرسنجی؛ سپس سربار پروتکل، حاشیه امتحان مجدد و ترافیک تعمیر و نگهداری را اضافه کنید. ده‌ها RTU با نظرسنجی آهسته ممکن است از پهنای باند کمی استفاده کنند، در حالی که یک PLC که به عنوان HMI برنامه‌ریزی می‌شود و داده‌های تبادل مورخ می‌تواند انفجار بسیار سنگین‌تری ایجاد کند. بنابراین اندازه رادیو داده سریال در مقابل رادیو اترنت باید به جای نام رابط، از ترافیک واقعی پیروی کند.

رادیو انتقال پهن باند بی‌سیم در فضای باز WDS توان عملیاتی تا 186.6 مگابیت بر ثانیه، تأخیر کمتر از 10 میلی‌ثانیه، اتصال به 120 ریموت، عملکردهای VLAN و QoS سطح ترافیک را ارائه می‌کند. نظرسنجی RTU معمولی ممکن است به ظرفیت پهنای باند نیاز نداشته باشد، اما این محدوده عملکرد زمانی مفید می شود که تله متری پیوند را با داده های مهندسی، صدا، ویدئو یا سایر خدمات IP به اشتراک بگذارد.

سرعت تبلیغ شده باید به عنوان یک مرز بالا در نظر گرفته شود، نه یک ضمانت برنامه. فرآیند انتخاب برای کنترل‌های ضعیف از راه دور، ارسال مجدد، اوج فعالیت تعمیر و نگهداری و رشد آینده نیاز به فضای زیادی دارد. آزمایش میدانی باید آن حاشیه تحت بار را تأیید کند.

 

اترنت کار بیشتری را به سمت مدیریت شبکه تغییر می‌دهد

آدرس دهی و تقسیم بندی به وظایف طراحی تبدیل می شود

یک پروژه رادیویی اترنت قبل از راه اندازی نیاز به یک طرح IP دارد. کنترل‌کننده‌ها، رادیوها، رابط‌های مدیریتی و دروازه‌ها به آدرس‌های منحصربه‌فرد نیاز دارند. زیرشبکه ها و دروازه ها باید با مسیر مورد نظر مطابقت داشته باشند. VLAN ها می توانند کنترل را از ترافیک تعمیر و نگهداری جدا کنند، در حالی که ترافیک کشف غیرضروری باید محدود شود. این برنامه ریزی اضافه شده یک تفاوت رادیویی داده سریال در مقابل رادیو اترنت است.

یک پیوند RF سالم درست بودن مسیر برنامه را ثابت نمی کند. آدرس‌های تکراری، ماسک‌های زیرشبکه نادرست، پورت‌های مسدود شده، خطاهای مسیریابی یا عدم تطابق VLAN همچنان می‌توانند ارتباط را متوقف کنند. سوابق آدرس و نمودارهای شبکه به جداسازی این خطاها از مشکلات رادیویی کمک می کند.

عیب یابی از چندین لایه فنی عبور می کند

یک توالی تست ساختاریافته از تبدیل شدن رادیو به مظنون پیش فرض جلوگیری می کند. پورت و کابل کنترلر را بررسی کنید، آدرس دهی و تنظیمات انتقال را بررسی کنید و سپس رادیو محلی را بررسی کنید. قبل از آزمایش مسیر راه دور و پاسخ برنامه، کیفیت سیگنال، وضعیت پیوند را بررسی کنید و دوباره امتحان کنید. به همین دلیل است که عیب یابی رادیویی داده سریال در مقابل رادیو اترنت به یک گردش کار لایه ای نیاز دارد.

مالکیت باید به همان اندازه روشن باشد. پرسنل کنترل رفتار و نظرسنجی PLC یا RTU را مدیریت می کنند، متخصصان رادیو عملکرد RF را مدیریت می کنند و تیم های شبکه OT آدرس دهی، تقسیم بندی، مسیریابی و دسترسی را مدیریت می کنند. اترنت ذاتاً کمتر قابل اعتماد نیست، اما لایه های بیشتری ایجاد می کند. مرزهای واضح پشتیبانی از سیستم را آسان تر می کند.

دسترسی از راه دور باید طراحی شود، نه اینکه صرفاً فعال شود

اترنت مهندسی از راه دور را ساده می کند اما مسیرهای ممکن را برای دستگاه های عملیاتی گسترش می دهد. دسترسی به نقاط پایانی و پورت های مورد نیاز را محدود کنید، OT را از ترافیک تجاری جدا کنید و از مدیریت رمزگذاری شده با احراز هویت قوی استفاده کنید. سرویس‌های استفاده نشده را غیرفعال کنید، گزارش‌های پیکربندی را حفظ کنید و هرگز PLC یا RTU را مستقیماً در معرض اینترنت عمومی قرار ندهید.

برنامه ریزی امنیتی OT باید عملکرد، قابلیت اطمینان و ایمنی و همچنین محرمانه بودن را در نظر بگیرد. قرار گرفتن در معرض اینترنت باید به حداقل برسد، محیط های IT و OT باید بخش بندی شوند، دسترسی از راه دور باید به شدت کنترل شود، و جریان های داده مجاز باید مستند شوند. این پادمان ها زمانی ضروری می شوند که دسترسی مسیریابی معرفی شود.

رادیو پهنای باند WDS شامل کنترل‌های VLAN، مدیریت HTTPS و SSH، SNMP، احراز هویت RADIUS و رمزگذاری هوایی است. این توابع تنها زمانی مؤثر هستند که به درستی پیکربندی و مستندسازی شوند. تداخل، انسداد، تراز آنتن و قوانین طیف همچنان بر لایه RF تأثیر می گذارد.

 

انتخاب و مهاجرت بدون ساخت بیش از حد

معماری رادیو را با کار واقعی مطابقت دهید

یک رادیو داده سریال برای کنترل‌کننده‌های سریال، پیام‌های فشرده، نظرسنجی قابل پیش‌بینی و سیستم‌هایی که قبلاً الزامات زمان به‌روزرسانی را برآورده می‌کنند، مناسب است. همچنین هنگامی که دسترسی از راه دور IP یا برنامه های همزمان ارزش کمی را اضافه می کند، از خطرات غیر ضروری جلوگیری می کند. اترنت زمانی قوی‌تر می‌شود که چندین دستگاه IP پیوند را به اشتراک بگذارند یا باید SCADA، HMI، تاریخدان، تشخیص و برنامه‌نویسی از راه دور همزیستی داشته باشند. رادیو داده سریال در مقابل رادیو اترنت باید از مدل ارتباطی مورد نیاز پیروی کند، نه ترجیحی برای فناوری جدیدتر.

از سه سوال برای ثابت نگه داشتن انتخاب استفاده کنید:

●  آیا هدف بازآفرینی یک پیوند کنترل کننده ایجاد شده است؟ رادیو داده سریال معمولا مسیر ساده تری را ارائه می دهد.

●  آیا باید چندین دستگاه یا سرویس آدرس پذیر زیرساخت را به اشتراک بگذارند؟ اترنت معماری مقیاس پذیرتری را ارائه می دهد.

●  آیا سایت با حفظ دارایی های سریال نیاز به رشد IP دارد؟ طراحی هیبریدی از جایگزینی تجهیزات کار بدون بازگشت واضح جلوگیری می کند.

پهنای باند به تنهایی نباید رادیو داده سریال در مقابل رادیو اترنت تعیین کند. سازگاری، زمان به روز رسانی، تعداد مشتریان، مالکیت تعمیر و نگهداری، امنیت و رشد اهمیت بیشتری دارند. این باعث می شود طراحی با نیازهای عملیاتی مرتبط باشد.

مهاجرت مرحله‌ای اغلب ایمن‌تر از جایگزینی کامل است

ارتقاء برونفیلد باید واسط‌ها، آدرس‌ها، نرخ باود، فواصل نظرسنجی، زمان‌بندی، ثبت نقشه‌ها و رفتار خرابی را نشان دهد. رکورد مشخص می کند که چه چیزی باید با تغییر زیرساخت رادیویی ثابت بماند. در مراحل کنترل شده ادامه دهید:

1. بدون تغییر فوری پروتکل فیلد، ستون فقرات رادیویی اترنت را بسازید و اعتبار سنجی کنید.

2. RTU ها و PLC های فقط سریال را از طریق تونل های شفاف یا دروازه های پیکربندی شده متصل کنید.

3. کنترلرهای مناسب را هر بار به یک سایت بومی اترنت منتقل کنید.

4. آلارم ها، نقشه برداری، مُهرهای زمانی، تلاش های مجدد، دسترسی از راه دور و بازیابی پس از وقفه را تست کنید.

5. مسیر اصلی را تنها پس از اینکه جایگزینی در شرایط تخریب شده به درستی انجام داد، بازنشسته کنید.

این روش از تبدیل شدن مهاجرت به یک کنترل کننده، پروتکل، رادیو و جایگزینی همزمان شبکه جلوگیری می کند. سریال می تواند در لبه فیلد باقی بماند در حالی که اترنت تجمع و دسترسی ستون فقرات را فراهم می کند. در بسیاری از املاک مختلط، این ترکیبی یک طراحی بلند مدت عملی است.

 

نتیجه گیری

انتخاب بین رادیو سریال و اترنت باید به رابط‌های کنترل‌کننده، الگوهای ترافیک، الزامات زمان‌بندی و ظرفیت مدیریت شبکه موجود در سایت بستگی داشته باشد. سریال برای پیوندهای RTU یا PLC پایدار و کم حجم عملی است، در حالی که اترنت برای چندین نقطه پایانی IP، تشخیص از راه دور و توسعه آینده مناسب است.

Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. از هر دو رویکرد با رادیوهای داده سریال و محصولات اترنت بی سیم صنعتی پشتیبانی می کند و به مهندسان کمک می کند تا اتصالات قدیمی را حفظ کنند یا شبکه های IP گسترده تر را بدون طراحی مجدد غیر ضروری بسازند. حق رادیو داده سریال در مقابل رادیو اترنت تصمیمی است که قابلیت اطمینان، قابلیت نگهداری و کارایی عملیاتی را بهبود می بخشد.

 

سوالات متداول

س: تفاوت اصلی بین رادیو داده سریال و رادیو اترنت چیست؟

پاسخ: رادیو سریال جریان داده RS-232 یا RS-485 را گسترش می دهد، در حالی که یک رادیو اترنت ترافیک مبتنی بر بسته را بین کنترل کننده های آدرس IP، رایانه ها و دستگاه های شبکه حمل می کند.

س: کدام یک برای RTU بهتر است: رادیو داده سریال در مقابل رادیو اترنت؟

A: سریال اغلب با RTUهای قدیمی با نظرسنجی قابل پیش بینی و حجم داده کم مناسب است. اترنت زمانی مناسب تر است که چندین دستگاه، تشخیص از راه دور یا یکپارچه سازی IP گسترده تر مورد نیاز باشد.

س: آیا یک RTU یا PLC سریال می تواند از طریق رادیو اترنت متصل شود؟

ج: بله. سرور دستگاه سریال یا دروازه پروتکل می تواند داده های سریال را از طریق پیوند IP تونل کند یا پروتکل هایی مانند Modbus RTU را به Modbus TCP تبدیل کند.

س: آیا رادیو اترنت همیشه سریعتر از رادیو سریال است؟

پاسخ: نه لزوما. اترنت به طور کلی ظرفیت بیشتری را ارائه می دهد، اما سرعت واقعی به روز رسانی به اندازه پیام، فرکانس نظرسنجی، شرایط RF، ارسال مجدد، تراکم شبکه و زمان پاسخ کنترلر بستگی دارد.

س: هنگام انتقال ارتباطات PLC از سریال به اترنت چه تغییری می کند؟

پاسخ: مهندسان باید علاوه بر اعتبارسنجی زمان‌بندی برنامه، آدرس‌های IP، ماسک‌های زیرشبکه، پورت‌های انتقال، محدودیت‌های اتصال، تقسیم‌بندی ترافیک، کنترل‌های امنیت سایبری و روش‌های عیب‌یابی را برنامه‌ریزی کنند.

س: آیا امنیت شبکه های رادیویی اترنت سخت تر است؟

پاسخ: آنها به امنیت عمدی بیشتری نیاز دارند زیرا ممکن است دستگاه ها در شبکه های وسیع تری قابل دسترسی باشند. بخش بندی، پورت های محدود، مدیریت رمزگذاری شده، احراز هویت قوی، و دسترسی از راه دور کنترل شده، نوردهی را کاهش می دهند.