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无线的透明性

作者:Peter Welander2009.11.26阅读 13209

  让我们聚焦于化工厂控制室内的一个操作人员。他(或者她)的眼睛注视着HMI屏幕,短暂停留在储罐液位显示。这些操作人员是否能够说出传感器的测量值是如何到达控制室的呢?答案很有可能是否定的,而且操作人员也并不关心这些事情。只要信息准确及时就可以,他们不在意信息是如何传递的。正是网络的透明性让整个工厂正常运作。
  那一点液位信息可以通过模拟连线、数字连线、现场总线或者无线网络来传输。传输技术的选择应该是基于工厂现有环境下寻求成本和可靠性的平衡。在过去几年,无线网络以新的方式加入了这个行列,并迅速打破了这种平衡。这引出了一个问题:将无线网络集成到现有大型工厂控制环境中是否会给控制体系结构带来新的挑战?

  现场总线第二?
  在HART和现场总线网路平台出现的初期,它们承诺众多,然而并没有迅速被操作人员接纳,因为它们需要对硬件和软件进行升级。无线系统供应商吸取了这个教训,做了很多努力,以避免这些问题再次发生。
  “它必须十分简便www.cechina.cn,连我的妈妈也可以使用。” Emerson Process Management (EPM)公司无线商业部副总裁Bob Karschnia说,“这种技术必须是无形的,所以我们花了大量时间确保其比我们意愿的更加简便。我们希望一旦将其引入你的现有系统,它便立即可以使用,无需为了使用无线网络而升级整个DCS系统。”
  “否则的话,这就和基金会现场总线没有区别了。那意味着你需要对工厂体系结构和设备进行彻底改造,以引入无线网络。我们力图使其能够与现有系统轻松兼容。”
  简便www.cechina.cn,当然。但是用户仍需要做些工作来使其起作用。虽然一些无线网络设备可以自动形成它们自己的网络,然而通讯不会自己到达控制室。用户必须找到一些方法,将这些数据节点引入控制体系结构中。
  无线设备与网关通讯,作为与有线网络的接口。Honeywell Process Solutions (HPS)公司全球无线产品商业总监Jeff Becker说道:“我们通过使用Modbus、OPS或HART将信号引入控制系统。一旦它进入控制系统,它就和其他信号别无二致。不管它是有线设备还是无线设备,对于操作人员和控制系统来说都没有关系。控制系统甚至不能判断它是否是无线设备。”

趋势图

  标准的4-20mA模拟量有线仪表的数据输出是连续的,所以其趋势变化形成的图表会显示出一条光滑的曲线。而无线仪表的数据是以一定的更新频率进行报告的,所以趋势图更接近于阶梯状。而操作员就能由此判断出该仪表是采用无线通讯的,当然,也有很多类型的有线设备,由于其数据传输的方式和控制系统更新HMI的频率等因素形成类似的趋势图效果。

  安全性问题
  集成策略的一个主要考虑方面便是无线网络的安全性。如果你认为它是安全的,你更愿意直接将其引入你的控制系统。如果你比较谨慎www.cechina.cn,你可以先在路径上放置防火墙,在设备或者网络和你的控制级操作之间构建安全防护措施。
  HPS无线顾问Andrew Nolan说道:“最大的障碍就是安全问题。我不会说它是安全的,因为我并不认为我们能够克服这个问题。但是几乎每一个与我们沟通的用户都在考虑引入无线网络,所以对于我们来说最大的问题是如何让无线网络与用户们的安全体系结构协同工作,使用户们的IT部门认为这是一个安全的系统。”
  安全问题,不管是实际的还是感知的,根据无线应用的种类的不同而不同。在文章旁注处讨论的两个例子反映了工业中两种主要的无线网络应用:无线设备和无线以太网。它们在实现方法上截然不同控制工程网版权所有,对于集成和安全问题,我们必须分开考虑。

  无线设备
  目前的讨论多集中在无线设备上控制工程网版权所有,包括带有集成变送器的设备。涉及到的两个主要标准是WirelessHART和ISA SP-100。这些协议的工作方式与单独设备与网关通讯的方式类似。大多数时间,为了节省电池电源,设备本身处于睡眠模式,只有在规定的时间循环或者有任务需要汇报的时候才会苏醒。
  为此而生的网路十分精密,内嵌有高等级的安全性,使用编码加密,严格控制设备的网络准入。相应地,对于想要通过仪器闯入网络的黑客来说CONTROL ENGINEERING China版权所有,它也并不容易对付。然而,如果某人想要欺骗控制系统,他也可以试图在系统中伪造一个假节点,或者试图增加一个虚假的测试。
  Karschnia说道:“增加一个伪造节点并不能帮助你,因为控制系统中你的数据不被需要。但是如果你不是真正的温度点,你是否可以假装你是呢?要达到这种程度,你必须让真正的设备停止报告数据,然后将你的数据发送出去。这叫做“中间人攻击”,是一种被大家熟知的黑客攻击技术,我们针对它做了防御,令其无法进入我们的系统。安全,并不会使攻击消亡,但是我们会尽量使其不会发生。”
  当仪器数据到达网关,它仍未到达控制系统。有安全意识的用户可能会通过有线Modbus连接或者以太网来承载数据。虽然使用无线以太网的通路将会扩展无线技

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