Các nhà máy trong lĩnh vực công nghiệp từ lâu đã sử dụng dữ liệu kỹ thuật số để giám sát và kiểm soát các cơ sở sản xuất. Các hệ thống mạng lớn trong các nhà máy, trung tâm dữ liệu và các tòa nhà thương mại đã đẩy các cạnh của mạng thông tin kỹ thuật số của họ gần hơn và gần với thế giới vật lý hơn. Các phép đo vật lý như nhiệt độ, áp suất, sự gần gũi hoặc ánh sáng được chuyển đổi thành thông tin kỹ thuật số để hệ thống xử lý và kết quả được tính toán sau đó được chuyển thành các hành động vật lý của các thiết bị thực tế như van, quạt, nguồn điện và chỉ số. Mạng công nghệ thông tin (CNTT) và mạng công nghệ hoạt động (OT) đang có xu hướng sử dụng các kỹ thuật tương tự để hợp lý hóa luồng dữ liệu trên một tổ chức.
Một cách để đưa nó và OT gần nhau hơn là sử dụng một mạng cơ bản duy nhất để thiết lập giao tiếp giữa các hệ thống. Khi các thiết bị điện tử lần đầu tiên vào lĩnh vực tự động hóa, các hệ thống con phân tán khác nhau được chuyên dụng và xác định bởi phần cứng được sử dụng. Đối với các kiến trúc phần cứng dành riêng cho miền này, các công nghệ truyền thông được tối ưu hóa cho các ứng dụng cụ thể được xác định. Mỗi hệ thống phần cứng sử dụng một bus chuyên dụng để giao tiếp, vì vậy nó cần được chuyển đổi từ giao thức giao tiếp của một hệ thống phần cứng sang giao thức truyền thông của một hệ thống phần cứng khác thông qua một cổng phức tạp.
Theo thời gian, kiến trúc lỗi thời này đã dần được thay thế bằng các kiến trúc tập trung do phần mềm xác định. Trong kiến trúc mới, thay vì sử dụng các miền hoặc chức năng riêng biệt, các giao diện điện tử được nhóm thành các khu vực trong doanh nghiệp và kết nối với các nền tảng máy tính tập trung hiện đại. Các giao diện điện tử này sử dụng công nghệ Ethernet hiện nay để truyền dữ liệu đến nơi cần thiết. Một ngăn xếp giao thức phần mềm duy nhất có thể sử dụng các lớp vật lý phần cứng khác nhau để truyền thông tin ở các tốc độ khác nhau mà không thay đổi dữ liệu. Định dạng khung Ethernet tương tự được sử dụng bất kể băng thông của một liên kết Ethernet nhất định.
Ở rìa của mạng, các cảm biến khác nhau (nhiệt độ, áp suất, ánh sáng, sự gần gũi, v.v.) lấy dữ liệu từ thế giới vật lý và chuyển đổi nó thành thông tin kỹ thuật số. Thông tin dữ liệu được xử lý và chuyển đổi thành các hành động vật lý của bộ truyền động (động cơ, đèn, quạt, van, v.v.). Các thiết bị này thường không yêu cầu một lượng lớn dữ liệu, nhưng sự nhấn mạnh được đặt vào hệ thống dây đơn giản và cài đặt dễ dàng.
chắc chắn
Khi các bit và byte dữ liệu được chuyển từ thiết bị này sang thiết bị khác trong dòng và được phục hồi, chúng được cung cấp cho các lớp phần mềm cao hơn ở định dạng gói Ethernet tiêu chuẩn. Định dạng chứa địa chỉ đích, địa chỉ nguồn, một số bit hành chính và tải trọng. Định dạng không thay đổi khi lớp vật lý thay đổi. Điều này có nghĩa là ngay cả khi ngày càng nhiều dữ liệu được thu thập để xử lý bởi các hệ thống máy tính, khiến tốc độ mạng thay đổi, lớp phần mềm vẫn giữ nguyên.
Điều này bao gồm các cơ chế bảo mật khác nhau để ngăn chặn việc hack hoặc rình mò dữ liệu và tệ hơn, can thiệp vào việc sử dụng dữ liệu của các hệ thống vật lý. Bởi vì Ethernet cực kỳ kiên cường, nó có thể được sử dụng trong các ứng dụng rất an toàn như ngân hàng. Các công nghệ truyền thông chuyên dụng khác có thể có ít hoặc không có các tính năng an ninh mạng và phải được phát triển từ đầu và duy trì. Ngoài ra, hậu cần phải được thực hiện để cung cấp các chức năng này, có thể phức tạp hơn nhiều so với thiết kế và sản xuất các sản phẩm phần cứng. Không chỉ truy cập vào các cơ sở cần phải được kiểm soát, mà các lỗ hổng chuỗi đáng tin cậy có thể xảy ra tại bất kỳ thời điểm nào trong chuỗi cung ứng.
Dữ liệu lớn được sử dụng để phân tích xu hướng và cung cấp dịch vụ. Bảo trì dự đoán, chẩn đoán từ xa và các dịch vụ giám sát khác yêu cầu truy cập vào tất cả dữ liệu trong hệ thống và Ethernet có thể cung cấp quyền truy cập vào các cơ sở hạ tầng công nghiệp xa nhất. Đồng thời, phần mềm có thể quản lý các quy trình khác nhau và điều chỉnh động khi công nghệ thay đổi, bổ sung cho nhau.
An toàn chức năng
An toàn chức năng có nghĩa là khi một thành phần trong hệ thống bị lỗi, hệ thống có thể phản ứng theo cách có thể dự đoán được, để tránh một cách an toàn gây ra nhiều vấn đề hơn. Các ngành công nghiệp khác nhau có tiêu chuẩn khác nhau. Nhưng, về cơ bản, nó khá giống nhau. An toàn chức năng áp dụng cho toàn bộ hệ thống, nhưng các nhà thiết kế hệ thống cần đảm bảo rằng các thành phần đã sử dụng hỗ trợ an toàn chức năng để toàn bộ hệ thống đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn chức năng.
Tổng hợp
Dữ liệu có thể được truy cập từ các nút ở rìa mạng và có thể được sử dụng để cho phép các dịch vụ dự báo thông minh mới cũng như các giải pháp quản lý và theo dõi tài sản.
Chi phí hệ thống có thể được giảm bằng cách hợp lý hóa các thành phần, thiết kế phần mềm và hệ thống dây điện. Cổng không còn cần thiết. Vì nhiều thiết bị được kết nối với bus thông qua một cặp cáp, nên số lượng cổng chuyển đổi được sử dụng bị giảm.
Rủi ro có thể được giảm bằng cách sử dụng giao diện thống nhất và cơ chế bảo mật âm thanh. Nó hỗ trợ thiết kế thống nhất, phát triển phần mềm, thử nghiệm và bảo trì ở tất cả các cấp độ của mạng OT và CNTT. Một kiến trúc được sắp xếp hợp lý và các tính năng bảo mật nâng cao có thể giúp các nhà thiết kế giảm rủi ro và dễ dàng xây dựng các hệ thống an toàn chức năng.