当M2M遇到IT

机器对机器(M2)通信以前是一项简单的工程工作，从一个设备的控制器输出到另一个设备的控制器输入。来自下游设备0- 5v输出的“停滞”信号被送入上游设备0- 5v输入的“延迟”命令，如果下游设备没有准备好，则迫使上游设备等待。在复杂的情况下，或者在信号不完全对应的情况下，可以在设备之间放置一个小型PLC。PLC可以处理复杂的定时问题，执行简单的逻辑，还可以提供通常无法从设备的灯或指示灯面板获得的信息的可见性。

随着M2M通信已经从硬连线模型转移到以太网网络上的数据通信模型，IT部门现在参与了这些集成工作。一些IT部门认识到这些网络的特殊性质，但许多部门并没有。认识到这种特殊性质的IT部门将对其网络进行分段，以本地化M2M流量，并保护其不受一般业务网络中断的影响。分段可以是物理的，有独立的路由器和交换机，也可以是通过VLAN配置的虚拟的。M2M通信是特殊的，因为它有特定的服务质量(QoS)、冗余和一致性要求。

在内部IT网络中，如果查看一封电子邮件需要多花两秒钟，拨打IP语音电话需要多花一秒钟，启动网络广播需要多花一秒钟，调出一份报告需要多花一两秒钟，那么对业务的影响几乎是微乎其微的。在使用联网M2M的生产环境中，每次通信的这几秒钟的延迟可以在整个设施中增加每天几个小时的生产时间损失。即使是很小的次秒级延迟也会对生产线的OEE(整体设备效率)评级产生重大影响，并导致每年数百万至数千万美元的生产损失。例如，对于一个每分钟移动10个零件的放置机器人来说，250毫秒的信号延迟将在24小时的生产运行中造成1小时的非生产时间。

特殊要求

特殊的M2M需求意味着IT网络服务需要像其他设施公用事业(如电力、水和压缩空气)一样处理。这些实用程序总是可用的，总是有足够的容量，并且在提供服务时没有延迟。将网络通信视为实用工具意味着我们必须衡量其性能，而IT部门使用QoS指标作为最常用的衡量标准。在对M2M网络使用QoS度量时，重要的是要认识到内部M2M网络的QoS要求比普通业务网络更高，在普通业务网络中，单个数秒的延迟可能会导致客户丢失或沮丧，但延迟不是累积的。

5 .服务质量措施

QoS有几个衡量标准:

1. 可用性或正常运行时间通常以百分比来衡量，100%意味着始终可用
2. 带宽或吞吐量通常以总网络带宽来衡量，但在M2M环境中，应该以每个设备可用的带宽来衡量
3. 从源到目的地的通信延迟或延迟，通常以毫秒为单位
4. 错误率通常以错误/百万次通信计算
5. 传递抖动或消息延迟的变化。

如果您的IT部门没有将其生产通信从正常的业务通信网络中分离出来，那么为您的工业网络开发一个QoS协议和IT部门的保证是至关重要的。然而，除非您还拥有度量遵从性的方法，否则拥有QoS协议是毫无价值的。定期监控QoS指标非常重要，以确保由于正常维护和系统扩展，通常无法检测到的次秒级延迟不会蔓延到系统中。

QoS度量的收集、监视和存储方式应该与处理正常生产度量的方式相同。QoS指标有时可以从路由器或交换机获得，但如果没有其他可用方法，也可以通过PLC中的几行梯形逻辑来确定。QoS指标至少应该监视每个网段，如果可能的话，应该监视每个设备。监视应该包括某种形式的警报或警报机制，如果未达到保证值，将通知IT维护人员。在工厂历史记录中保留QoS指标也很有价值，可以帮助进行故障排除。这将允许您精确定位QoS超出规格的时间，并可能将其与替换的元素、更改的配置或路由器补丁联系起来。这类信息可以节省数天的故障排除时间，以便查找复杂通信路径中的哪个元素导致了问题。

标准细分

根据ISA 99和IEC 62443标准的规定，出于安全和保障原因，工业网络应与正常的商业网络进行分割和分离。但是，如果您的IT组织因为很难证明安全性或安全成本而不将它们分开，那么应该使用服务质量的论点。亚秒级的延迟和交付抖动可能直接导致生产时间的损失，并可能导致数百万美元的未实现生产。当M2M网络需求与IT政策发生冲突时，不要让您的生产受到影响。

- Dennis Brandl是北卡罗来纳州Cary BR&L咨询公司的总裁，www.brlconsulting.com。他的公司专注于IT制造业。与他联络:dbrandl@brlconsulting.com．由CFE Media内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程而且设备工程，mhoske@cfemedia.com．

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这个发布版本比2013年5月的印刷/数字版本包含更多的信息控制工程．

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参见2013年4月的其他文章控制工程联机归档．

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