شبکههای کنترل صنعتی و شبکههای داده همه منظوره دو نوع متمایز از سیستمهای شبکه هستند که از نظر طراحی، عملکرد، برنامههای کاربردی و عملکرد بهطور قابلتوجهی با هم تفاوت دارند. این مقاله یک نمای کلی از تفاوتهای بین شبکههای کنترل صنعتی و شبکههای داده همه منظوره، از جمله تعاریف، ویژگیها، سناریوهای کاربردی، الزامات فنی، و روند توسعه ارائه میکند.
1. تعاریف
شبکه کنترل صنعتی یک سیستم شبکه است که به طور خاص برای اتوماسیون صنعتی و سیستم های کنترل طراحی شده است. در درجه اول برای تسهیل ارتباطات و تبادل داده بین دستگاه ها به منظور امکان نظارت، کنترل و مدیریت فرآیندهای تولید استفاده می شود. شبکههای کنترل صنعتی معمولاً از پروتکلهای ارتباطی-زمان واقعی و قابل اعتماد برای پاسخگویی به تقاضاهای بالا برای عملکرد-در زمان واقعی و قابلیت اطمینان در فرآیندهای تولید صنعتی استفاده میکنند.
شبکههای داده عمومی{0}به سیستمهای شبکهای اطلاق میشوند که برای کارهای اداری، سرگرمی و ارتباطات روزمره استفاده میشوند، مانند شبکههای داخلی شرکت و اینترنت. شبکههای داده عمومی-معمولاً از پروتکلهای ارتباطی-زمان واقعی-غیر- غیرقابل اعتماد برای برآوردن نیازهای کاربر برای سرعت، انعطافپذیری و هزینه-استفاده میکنند.
2. خصوصیات
شبکههای کنترل صنعتی و شبکههای داده عمومی{0}}در ویژگیهای زیر متفاوت هستند:
2.1{1}}قابلیتهای زمان واقعی
شبکههای کنترل صنعتی برای اطمینان از تداوم و پایداری فرآیندهای تولید، به میزان بالایی از{0}قابلیت زمان واقعی نیاز دارند. شبکههای کنترل صنعتی معمولاً از پروتکلهای ارتباطی{2} زمان واقعی مانند PROFIBUS و Modbus استفاده میکنند که ماهیت-زمان واقعی و قابلیت اطمینان انتقال داده را تضمین میکنند.
شبکههای داده عمومی-نیازمندی زمان واقعی نسبتاً کمتری دارند و کاربران معمولاً میتوانند تاخیر خاصی را تحمل کنند. اگرچه پروتکلهای ارتباطی مورد استفاده در شبکههای داده با هدف کلی{3}، مانند TCP/IP، میتوانند قابلیت اطمینان انتقال داده را تضمین کنند، عملکرد زمان واقعی آنها نسبتاً ضعیف است.
2.2 قابلیت اطمینان
شبکه های کنترل صنعتی دارای الزامات قابلیت اطمینان بسیار بالایی هستند، زیرا هر گونه خرابی ارتباطی می تواند منجر به وقفه در تولید یا آسیب تجهیزات شود. شبکههای کنترل صنعتی معمولاً از اقدامات فنی مانند طراحیهای اضافی، تشخیص عیب و مکانیسمهای بازیابی برای افزایش قابلیت اطمینان سیستم استفاده میکنند.
شبکههای داده عمومی{0}}نیازمندی قابلیت اطمینان نسبتاً پایینی دارند و کاربران عموماً مایل به پذیرش درجه خاصی از از دست دادن داده یا خطا هستند. شبکههای داده عمومی{2}}معمولاً از مکانیسمهای تشخیص و تصحیح خطا، مانند مکانیسم انتقال مجدد TCP، برای اطمینان از قابلیت اطمینان انتقال داده استفاده میکنند.
2.3 امنیت
شبکههای کنترل صنعتی دارای الزامات امنیتی بسیار بالایی هستند، زیرا نشت دادهها یا دستکاری در طول فرآیند تولید میتواند منجر به حوادث جدی تولید یا زیانهای اقتصادی شود. شبکه های کنترل صنعتی معمولاً از اقدامات امنیتی سختگیرانه مانند کنترل دسترسی، رمزگذاری داده ها و ممیزی امنیتی برای محافظت از امنیت داده ها استفاده می کنند.
شبکههای داده عمومی-نیازمندیهای امنیتی نسبتاً پایینتری دارند و کاربران معمولاً درجه خاصی از نشت داده یا دستکاری را تحمل میکنند. شبکههای داده عمومی-معمولاً از اقدامات امنیتی اساسی مانند فایروالها و نرمافزارهای آنتی ویروس برای جلوگیری از حملات مخرب و آلودگیهای ویروسی استفاده میکنند.
2.4 مقیاس پذیری
شبکههای کنترل صنعتی عموماً مقیاسپذیری خوبی را ارائه میدهند، زیرا ممکن است تجهیزات در طول فرآیندهای تولید اضافه یا جایگزین شوند. آنها از طرح های مدولار و رابط های استاندارد شده برای تسهیل افزودن و جایگزینی تجهیزات استفاده می کنند.
شبکههای داده عمومی{0}منظور مقیاسپذیری نسبتاً ضعیفی دارند، زیرا کاربران معمولاً تجهیزات را اضافه یا جایگزین نمیکنند. آنها از طرح های متمرکز و رابط های اختصاصی برای کاهش هزینه ها و ساده سازی مدیریت استفاده می کنند.
3. سناریوهای کاربردی
شبکه های کنترل صنعتی در درجه اول در اتوماسیون صنعتی و سیستم های کنترل مانند نظارت بر خط تولید، کنترل تجهیزات، جمع آوری داده ها و تجزیه و تحلیل استفاده می شود. آنها معمولاً در محیط های صنعتی مانند کارخانه ها، معادن و نیروگاه ها مستقر می شوند.
شبکههای داده عمومی-به طور عمده در کارهای اداری روزمره، سرگرمیها و سناریوهای ارتباطی، مانند شبکههای داخلی شرکت، اینترنت، ایمیل و بازیهای آنلاین استفاده میشوند. آنها معمولاً در دفاتر، خانه ها، مدارس و مکان های مشابه مستقر می شوند.
4. الزامات فنی
شبکههای کنترل صنعتی و شبکههای داده عمومی-در شرایط فنی زیر متفاوت هستند:
4.1 پروتکل های ارتباطی
شبکههای کنترل صنعتی معمولاً از پروتکلهای ارتباطی{0} زمان واقعی و قابل اعتماد مانند PROFIBUS، Modbus، و EtherCAT استفاده میکنند که ماهیت-زمان واقعی و قابلیت اطمینان انتقال داده را تضمین میکنند.
شبکههای داده عمومی-معمولاً از پروتکلهای ارتباطی غیر-زمان{2} و غیر{3} غیرقابل اعتماد، مانند TCP/IP، HTTP، و FTP استفاده میکنند که نیازمندیهای کاربر برای سرعت شبکه، انعطافپذیری و کارایی-هزینه را برآورده میکنند.
4.2 عملکرد دستگاه
شبکههای کنترل صنعتی تقاضاهای بسیار بالایی برای عملکرد دستگاه دارند، زیرا خرابی تجهیزات در حین تولید میتواند منجر به حوادث جدی تولید یا ضررهای اقتصادی شود. شبکههای کنترل صنعتی معمولاً از دستگاههای-با کارایی بالا و بسیار قابل اعتماد مانند PLC، DCS و RTU استفاده میکنند.
شبکههای داده عمومی{0}}نیازمندی نسبتاً کمتری برای عملکرد تجهیزات دارند و کاربران معمولاً میتوانند درجه معینی از خرابی تجهیزات را تحمل کنند. شبکههای داده عمومی-معمولاً از تجهیزات کم هزینه- و بسیار انعطافپذیر مانند روترها، سوئیچها و سرورها استفاده میکنند.
4.3 معماری شبکه
شبکههای کنترل صنعتی معمولاً از یک معماری توزیعشده استفاده میکنند تا امکان دسترسی به دستگاه محلی و انتقال سریع دادهها را فراهم کند. آنها از طرح های مدولار و رابط های استاندارد شده برای تسهیل افزودن و جایگزینی تجهیزات استفاده می کنند.
شبکههای داده عمومی{0}}معمولاً معماری متمرکزی را برای سادهسازی مدیریت و کاهش هزینهها اتخاذ میکنند. آنها از رابط های اختصاصی و طرح های سفارشی برای پاسخگویی به نیازهای سناریوهای خاص استفاده می کنند.
5. روند توسعه
با پیشرفت Industry 4.0 و تولید هوشمند، شبکه های کنترل صنعتی به سمت هوش، یکپارچگی و شبکه سازی بیشتر در حال تکامل هستند. در آینده، شبکههای کنترل صنعتی تاکید بیشتری بر عملکرد، قابلیت اطمینان و امنیت دادهها در زمان واقعی برای پاسخگویی به نیازهای تولید هوشمند و اینترنت صنعتی خواهند داشت.
شبکههای داده عمومی{0}}همچنین به سمت سرعتهای بالاتر، انعطافپذیری بیشتر و امنیت بیشتر در حال تکامل هستند. با پیشرفت فناوریهایی مانند 5G، اینترنت اشیا (IoT) و محاسبات ابری، شبکههای داده عمومی{3}برای پاسخگویی به خواستههای کاربران برای خدمات شبکه، تأکید بیشتری بر سرعت، انعطافپذیری و هزینه{4}}شبکه خواهند داشت.