网络管理开启

以太网是生活中的一个事实。它曾经是信息技术(IT)部门的领域，现在已经延伸到控制，并且越来越多地延伸到输入/输出(I/O)级别。位于加州圣何塞的网络设备供应商思科系统公司负责以太网到工厂的行业解决方案经理丹•奈特表示，企业范围内的以太网网络有很多优势。

“制造商在全球环境中竞争，对手往往是成本结构较低的公司，”奈特指出。“因此，制造企业需要更加灵活和高效，才能在全球竞争激烈的市场中取得成功。通过整合整个价值链中不同功能的数据，从工厂车间到供应链，再到工程、销售和服务，以太网实现了灵活性和效率。”

然而，这个基于以太网的自动化新世界带来了挑战和机遇。伴随着明显的安全问题，它造成了网络管理不再是严格的it事务的局面。控制工程师现在必须承担一些网络管理的负担，在这个过程中与IT更紧密地联系在一起。这并不总是一个舒适的情况。

奈特指出:“随着自动化网络和传统IT网络开始融合，这对许多公司来说是一个挑战。”“这是一个涉及人员和技术的问题。”在技术方面，思科在其“以太网到工厂”产品套件中强调了所谓的可用性工具的重要性，这些工具可以降低控制工程师部署和维护自动化网络所需的网络专业知识水平。

思科和其他公司部署的关键可用性工具之一是智能交换机。这些是带有嵌入式软件的管理交换机，可以帮助优化以太网网络。首先，它们允许用户建立虚拟局域网(vlan)来连接逻辑组中的设备，即使这些设备位于不同的位置。因此，不同建筑物中的机器控制器可以从一个位置连接。

重要的是，这些交换机通过流量管理功能帮助确保设备的可用性。例如，一些I/O设备的接收能力有限，因此交换机可以管理多播流量，仅将该流量定向到所需的接收者，这样设备就不会被不需要和不需要的消息压垮。智能交换机还可以对流量进行优先级排序，以便运动控制信息等关键任务数据获得最高优先级，并且即使网络拥塞也始终通过网络。Knight强调，这些交换机的自动配置选项，加上配置可以存储在闪存设备上以便快速更换，有助于简化控制级网络管理，因此“控制工程师不需要成为网络/IT专家。”

最重要的是，使用网络管理软件，智能交换机可以在简单的图形界面和标准个人电脑(PC)浏览器的帮助下相对容易地部署。

除了交换机之外，还有几种专用的交通管理系统。其中包括来自加利福尼亚州圣何塞的Avanu公司的WebMux流量管理和负载平衡系统，这些设备配置简单，以及来自弗吉尼亚州夏洛茨维尔的前线测试设备公司的基于pc的协议分析器。前线的系统监控网络，努力在通信问题成为主要问题之前快速识别它们。

眼见为实

如果您希望您的控制工程师和其他工厂现场专业人员在管理网络方面发挥更大的作用，为什么不从让他们看看它开始。这就是马萨诸塞州纽伯里波特(Newburyport)的网络视觉公司(Network Vision Inc.)开发该软件的基本原理。

通过自动映射网络中的所有互联网协议(IP)设备，并在单个图形显示器上显示其通信状态，为控制工程师提供识别网络问题的能力。在某些情况下，这有助于控制工程师帮助IT部门快速纠正问题。然而，在许多情况下，它使工厂的工作人员能够自己纠正问题。据Network Vision总裁马克·方德尔(Mark Fondl)称，这是因为大多数网络中断是由在恶劣的工厂环境中运行的连接设备故障引起的，而不是由软件引起的。

“我看到控制技术人员没有有用的工具，”Fondl回忆道。“IT工具面向的是网络基础设施，而不是如果你把联网设备放在一个充满电涌、极端温度、振动和噪音的恶劣环境中会发生什么。它类似于早期的plc(可编程逻辑控制器)。那时，技术人员没有什么可看的，他们无法研究plc的逻辑。然后，中继阶梯逻辑出现了，让他们有了一个图形化的视图。我们说，‘让我们采用同样的方法——一种非常可视化、非常图形化的方法——来确定故障的精确位置，并向技术人员提供修复故障的信息。’”

方德尔指出，Network Vision的核心业务是为那些不知道自己的网络是如何构建的、不知道有多少设备在哪里的人提供支持。“这就是以太网的美妙之处，也是问题所在，”他说。“很多人害怕网络，但这些人有网络技能。为什么不让他们使用这些技能呢?这就是我们试图做的——如果你能在老鼠身上奏效，你就能在静脉注射中奏效。

Fondl补充说，自动化系统传统上处理复杂的问题，并允许没有什么技能的人操作它们。“我们说，‘让我们对以太网采取同样的方法。’”

那么为工厂员工提供这种网络管理的成本是多少呢?Fondl说:“现在以太网被用于实时通信，任何中断都可能导致设施关闭。”“所以当人们问我静脉注射的成本是多少时，我告诉他们，‘大约一个半小时。’”

Fondl指出，当涉及到网络管理问题时，工厂车间和it之间的关系并不总是一帆风顺的。“今天，有一个关于网络控制的大问题，这是谁的责任?”他说，IT部门经常觉得自己拥有网络，不愿意分享这种所有权，但控制小组需要能够为自己的权限承担更多的责任，即网络的工厂车间部分。他感到变化正在逐渐发生。“我认为这是一个教育的过程。”

信仰体系

这是西门子能源与自动化公司(Siemens Energy & automation Inc.)自动化市场网络专家杰里米•布莱恩特(Jeremy Bryant)的评估。总部位于美国的自动化供应商似乎同意这一观点。“对于控制系统人员来说，最重要的是要明白，他们可以利用以太网将自己连接到办公环境中，并且仍然可以获得自动化的所有好处。它的功能是自动化世界需要的功能，并且可以通过与之相关的方式进行配置。”这些功能中包括从开关获取诊断信息的能力，布莱恩特认为控制界仍然没有完全意识到这一点。

“像现场总线这样的早期网络并不是为点对点通信而设计的，”Bryant继续说道，“它们中的大多数都是主从网络，而且在数据大小和节点数量上都有限制。因此，以太网开始在控制领域占据主导地位是有充分理由的。然而，如果是以太网，人们相信it拥有它。”

这种态度阻碍了以太网的全部潜力的实现，但它正在逐渐改变。“现在，随着越来越多的控制系统使用以太网，自动化和IT人员必须走到一起。这是一个工厂一个工厂地发展，更创新的工厂引领潮流。”布莱恩特指出，IP地址的协调是一个关键的分歧领域，IT部门采用动态主机配置协议(DHCP)为进入网络的设备分配地址，而在工厂车间，这通常是手动完成的。厂商们正试图通过Network Vision的auto -IP软件来解决这个问题，该软件可以与evue系统一起工作，在新设备上电时自动分配正确的IP地址。

布莱恩特重申:“控制部门和IT部门必须发展出更紧密的工作关系。”他指出，培训是实现这一目标的关键途径之一。加利福尼亚州Temecula的自动化供应商Opto 22多年来一直在这方面努力，开设了为期一周的课程，每月两次，除了Opto 22的产品外，还包括基本的以太网和网络主题。

Opto 22的培训主管阿列克谢·格雷说:“我们发现，如果你遇到问题，你不能只是告诉别人你的IT或网络控制工程师会帮助你。”她坚持认为，工厂员工必须至少具备基本的网络知识。

“在我们的课堂上，我们向您展示如何配置和如何测试。我们发现控制工程师真的很喜欢这个。他们可能不是IT人员，但他们想拥有自己的系统。我们教各种其他科目，包括IP寻址/DHCP，也花时间在交换机上。控制级人员需要了解开关，它们是如何操作的，它们能做什么以及如何使用它们。”

杰夫·欧文斯(Jeff Owens)是达拉斯一名专门从事工业控制系统设计和编程的顾问，他参加了这门课。他是那些觉得有必要更多地了解影响他的领域的网络的人之一。他说自己越来越多地参与到网络事务中来。

“多年来，”欧文斯说，“我从‘以太网不适合用于控制网络’到‘以太网控制网络应该与业务网络完全分离’，再到‘天哪，当我们可以在网络上共享所有这些控制数据时，那真是太棒了!“我认为以太网在HMI(人机界面)方面很好，但在控制环境中就不适用了，因为它是不确定的。当100mbps(兆比特每秒)的以太网变得更容易获得，交换机变得更便宜时，我的想法发生了变化。从技术上讲，以太网仍然不是确定的，但是吞吐量非常快，所以它不是一个真正的问题。

“在PC中有两个网卡，一个连接控制器或测试台，另一个连接办公网络，你可以将控制器直接连接到办公网络。除了向上传递数据，我们还绑定了一些办公应用程序，这样我们就可以很容易地获取数据并将其接口到控制器中。这是很新的，但让工程师直接访问其中的一些数据是有意义的。”

调优?

新兴的无线网络领域也有望让工程师和其他制造业专业人士实时访问更大范围的数据。正如自动化供应商英维思过程系统公司(Invensys Process Systems)新创业务主管赫什•卡根(Hesh Kagan)所言。他指出:“每个企业都能利用的无线电频谱是一项有待开发的通信资产。好消息是，安全、经济实惠的无线技术的出现，让每天这样做变得更容易。”然而，与传统网络不同的是，在传统网络中，控制级别的人员承担着更大的控制权，无线网络仍然是自上而下的事情。

卡根解释说:“有线网络实际上是在预算允许的范围内扩展的，而每个企业只有有限的无线电带宽，而且必须在多个部门之间共享，而这些部门在过去可能很少需要协调活动。”此外，与有线网络不同，有线网络的某些访问可能受到物理限制，无线频率甚至可以通过最基本的无线通信设备访问。这种有限的、相对可用的资源意味着，要想获得无线通信的诸多控制优势，对技术管理的挑战远远大于对技术性能的挑战。”

卡根补充说，英维思正与其合作伙伴Apprion(位于加州莫菲特菲尔德)共同努力，开发一种可以容纳多个无线技术供应商的统一系统模型，以应对这些挑战。

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