未来的网络架构:就是现在

我们都见过这样的情况:一台新设备必须立即连接到某个网络，因为设备经理已经将其标记为关键设备，并且必须出现在月度报告中。因此，它被绑定到最近的网络中，或者可能安装一个奇怪的网关将它连接到现有的系统，或者我们可能必须安装一个额外的通信模块，让它通过其他协议进行通信。下个月，当我们需要在未连接的设备之间安装一个新的联锁装置时，我们将经历一个类似的过程，所以我们将一些东西从a连接到b。按照这个过程进行几年，过程控制网络图开始看起来像意大利面条。

事情并不一定要这样。您可以通过构建详细的网络计划，然后只将符合计划的系统添加到网络中，从而保证网络的未来发展。

什么样的网络?

每个设施对其过程控制网络都有一套独特的需求。对于某些人来说，数据加载非常轻，但安全性至关重要。对其他人来说，安全性不那么重要，但它必须处理大量数据。你是否有一个安全网络与过程网络一起运行，是否有任何常见的故障点?这些不同需求之间的平衡点可能因设施的不同而不同。

ISA 95框架是一个经常被引用的模型，它定义了多个过程控制级别。当您完成定义网络需求的练习时，请考虑该网络属于哪个级别。大多数过程控制网络位于第1级或第2级，大多数业务网络覆盖第3、4和5级。

有多少个网络?

当您确定每个不同网络的需求时，您经常会发现一些冲突。你甚至可能有一些是完全相反的。一个解决方案是选择一条中间道路，试图为所有人服务，但做得很差。更好的解决方案是将数据路径分成两个或多个网络。低带宽、超高可用性的网络可能是安全联锁系统的理想选择。另一种吞吐量非常高但偶尔丢包的网络可能适合用于HMI进程监控。最终，最彻底的方法是三层网络。

A层是I/O网络，用于PLC或DCS与其现场设备通信。在ISA95模型中，这一层位于第1级。通常，A层被分成许多服务于不同地区或区域的小网络。可能在一台设备上有RS485串行网络，在相邻的房间通过以太网进行远程I/O，在下一个建筑物中使用Profibus DP。

层B是互连网络，用于plc、DCS节点或其他智能控制设备之间的通信。在ISA95模型中，这一层可能位于第1级或第2级，具体取决于如何使用它。由于需要不同的监控设备彼此共享信息，这一层也可以被分割，但不如层A那么分割。

C层由HMI或SCADA系统用于收集过程数据并将其呈现给用户。这一层通常在ISA95 Level2。

与ISA95模型的第3、4和5层相对应的附加层通常是业务LAN和WAN，并且不在流程工程师的控制范围之内。

制定计划

考虑一下您在过去五年中实施的最复杂或数据密集的项目。随着自动化的快速发展，该项目很可能在不久的将来成为您的基准标准项目。为你未来五年最坏的期望做计划，然后把它翻三倍。

•在设施的所有区域将所有网络布置在A、B和C层，即使您目前没有设备需要在特定区域设置特定层。
•确定地址或地址范围、首选硬件、电缆规格以及在该地区安装新设备时所需的所有其他小细节。
•指定可接受的控制硬件列表，与计划的网络工作。

一旦网络计划完成，所有的细节，定期审查。整体架构不应该经常更改，但可能需要进行一些小的调整。应该更新硬件列表以解决新可用的功能，同时还要注意向后兼容性。随着产品流程的重新配置，互连要求可能会发生变化。

计划工作

一旦您对过程控制网络的未来扩展和利用有了计划，请坚持下去。将计划作为官方政策或机构指导方针，而不是保留为部门的偏好。尽可能广泛地传播信息，让所有人都能为维护信息的完整性做出贡献。

每次有新项目要实施时，将其与网络计划和相关标准文档进行对照。您会发现预先计划好所有细节可以极大地简化项目开发过程中的网络部分。

制定计划

在实施项目时，不要为了权宜之计而修改计划。偏离“就这一次”的标准很快就会变成通常被忽略的标准。

在项目范围界定文件中包括网络标准，以便供应商有义务遵循这些标准。如果采购部门批准了一件与计划不相符的新设备，当它出现在接收码头时，工程部门是否有权力拒绝它?更重要的是，你如何与采购合作，首先防止不相容的购买?

全面规划，逐步建设

随着我们继续深入到数据驱动的自动化未来，我们不能再把我们的过程网络作为事后的想法来处理。它们已经成为我们成功的关键，就像它们所连接的生产设备一样。如今，很少有机构有财力或资金来建设完美的网络，但几乎所有机构都有能力进行规划。通过制定一个详细的计划，并随着时间的推移逐步建立它，你必须通过今天的努力使明天的网络取得成功。

这篇文章是罗伯特·亨德森写的。罗伯特是…的首席工程师特立独行的技术是一家领先的自动化解决方案提供商，为过程工业提供工业自动化、战略制造和企业集成服务。MAVERICK在各种领域提供专业知识和咨询，包括工业自动化控制、分布式控制系统、制造执行系统、运营战略、业务流程优化等。

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