ЖУРНАЛ СТА №3/2021

Иерархические структуры промыш- ленных сетей имеют целый ряд характе- ристик и не всегда могут быть чётко определены, поскольку какие-то уров- ни сетей могут быть виртуальными или объединёнными в одной физической сети. Далее приведён пример таких уровней, которые должны быть объеди- нены в сеть на уровне предприятия. ● Уровень 4: бизнес-планирование и логистика. ● Уровень 3: система управления про- изводством (MES) для контроля хода работ. ● Уровень 2: ЧМИ и SCADA (диспет- черское управление и сбор данных). ● Уровень 1: управление системами ав- томатики с помощью локальных ПЛК и ПКА. ● Уровень 0: полевые датчики, устрой- ства и сети. Контроллеры могут взаимодейство- вать с полевыми устройствами (и между собой) на уровнях 0 и 1, используя жё- стко запрограммированные точки вво- да-вывода, промышленные шины и про- мышленную сеть Ethernet. Такие соеди- нения являются локальными, и, как пра- вило, осуществляется передача неболь- ших пакетов данных с высокой скоро- стью, так как физическими устройства- ми нужно управлять напрямую в режи- ме реального времени. Необходимость связи между конт- роллерами и с устройствами высшего уровня обусловлена рядом причин. Промышленные сети, связывающие уровень 1 с более высокими уровнями, иногда называют сетями уровня пред- приятия. В сравнении с сетями более низкого уровня в части скорости пере- дачи пакетов данных к информацион- ной сети предприятия могут предъ- являться менее жёсткие требования. В отличие от сетей более низкого уровня, сети уровня предприятия объ- единяют много разнообразных систем. В результате появляются новые требо- вания к параметрам передачи данных: ● безопасность: наличие встроенных функций защиты информации; ● контекстуализированная и объектно- ориентированная архитектура: спо- собность определить и организовать передаваемые данные; ● платформенно-независимая структу- ра: обеспечение распределённых при- ложений для бесперебойной переда- чи данных. Как уже отмечалось, выбор пал на фи- зическую сеть Ethernet. Это в полной ме- ре относится к IT-системам предприятий и бизнеса, а также системам промыш- ленной эксплуатации (OT – Operational Technology). С физической точки зрения управление по сети Ethernet может осу- ществляться по медным проводам, опто- волокну и даже по каналам беспровод- ной связи. Главным отличием примене- ния сети Ethernet в IT- иOT-системах яв- ляются протоколы передачи данных. П РОТОКОЛЫ Адаптация коммерческой IT-системы Ethernet для промышленного примене- ния (OT) имеет ряд сложностей. Ethernet может ярко проявить себя в создании объектно-ориентированной полевой се- ти, построенной на возможности выбора хорошо зарекомендовавших себя прото- колов, таких как PROFINET, Ethernet/IP и многих других. Протоколы полевых сетей являются достаточно специализированными с учётом их промышленного примене- ния, но эта характеристика, а также свойства, унаследованные от предше- ствующих сетевых протоколов, делают их менее пригодными для высших уров- ней сетевой иерархии. На этих уровнях пользователям нужны более гибкие и высокопроизводительные протоколы, способные взаимодействовать с разны- ми типами систем. Предпочтение отда- ётся открытым протоколам, обеспечи- вающим вместе с тем защиту информа- ции при её передаче по сети Интернет. В течение многих лет консорциум OPC Foundation ведёт разработку мето- дов обеспечения безопасной и надёж- ной интеграции систем. В 2008 году ор- ганизация впервые представила унифи- цированную архитектуру OPC UA, ко- торая является платформенно-незави- симой и сервис-ориентированной архи- тектурой (рис. 3). ОБ ЗОР / П РОМЫШЛ Е ННЫЕ С Е Т И СТА 3/2021 Рис. 2. Схема уровней системы промышленной автоматизации и управления 33 www.cta.ru Рис 3. Схема архитектуры OPC UA Системы промышленной автоматизации и управления Уровень 0 Уровень 1 Уровень 2 Уровень 3 Уровень 4 Датчики, приводы, устройства Управление системами автоматики (ПЛК и ПКА) Диспетчерское управление и сбор данных (SCADA) Система управления производством (MES) Системы управления предприятием (бизнес-планирование и логистика) Коммуникационный стек OPC UA От OPC UA-клиента Узел Узел Узел Узел Узел Узел Узел Узел Узел Узел Узел Ответ Запрос Публикуемые ответы Уведомления К OPC UA-клиенту От OPC UA-клиента К OPC UA-клиенту Приложение сервера OPC UA Граница процесса или сеть Сервер API OPC UA Серверное приложение Подписки Отслеживаемые объекты Реальные промышленные объекты Унифицированное адресное пространство