شبکههای صنعتی فقط مسیر انتقال داده بین تجهیزات نیستند؛ این شبکهها معمولاً ارتباط میان PLC، سنسورها، کنترلرها، گیتویها و تجهیزات مختلف صنعتی را برقرار میکنند و اختلال در آنها میتواند مستقیماً روی روند یک فرایند یا خط تولید اثر گذارد. به همین دلیل، مانیتورینگ شبکه صنعتی باید علاوه بر وضعیت اتصال شبکه، شرایط ارتباط تجهیزات و دادههای دریافتشده از آنها را نیز بررسی کند.
در یک شبکه معمولی ممکن است آنلاین بودن یک دستگاه بهعنوان نشانه سلامت ارتباط درنظر گرفته شود؛ اما در محیط صنعتی این موضوع همیشه کافی نیست. ممکن است یک تجهیز از نظر شبکه در دسترس باشد، اما ارتباط آن با PLC قطع شده باشد یا دادهای از سنسور دریافت نشود. این تفاوت، یکی از مهمترین دلایل نیاز شبکههای صنعتی به رویکردی اختصاصی برای مانیتورینگ است.
چرا شبکههای صنعتی با شبکههای IT متفاوتاند؟
شبکههای IT معمولاً برای اتصال کامپیوترها، سرورها، تجهیزات شبکه و کاربران طراحی میشوند. در مقابل، شبکههای صنعتی بخشی از ارتباط میان تجهیزات فیزیکی و سیستمهای کنترلی را نیز بر عهده دارند.
در یک محیط صنعتی ممکن است تجهیزات زیر همزمان در یک ساختار ارتباطی قرار داشته باشند:
- PLC و کنترلرهای صنعتی
- سنسورها و تجهیزات اندازهگیری
- تجهیزات مبتنی بر Modbus
- گیتویهای صنعتی
- ماشینآلات و تجهیزات تولید
- سوئیچها و زیرساخت ارتباطی
بنابراین، وضعیت شبکه فقط به «وصل بودن یا نبودن» تجهیزات محدود نمیشود. کیفیت ارتباط، دریافت صحیح داده و تداوم تبادل اطلاعات نیز اهمیت دارد.
در شبکه صنعتی، اختلال ارتباطی میتواند از سطح شبکه فراتر برود و روی فرایند عملیاتی اثر گذارد.
مانیتورینگ شبکه صنعتی چه تفاوتی با مانیتورینگ معمولی دارد؟
در مانیتورینگ معمول شبکه، مواردی مانند در دسترس بودن تجهیزات، وضعیت پورتها یا ارتباط IP میتوانند بررسی شوند. این اطلاعات همچنان در محیط صنعتی کاربرد دارند، اما برای شناخت کامل وضعیت تجهیزات کافی نیستند.
فرض کنید یک گیتوی صنعتی همچنان از طریق IP قابل دسترسی باشد. این موضوع ثابت نمیکند که گیتوی بهواقع درحال دریافت داده از تجهیزات متصل بهخودش میباشد.
در مانیتورینگ شبکه صنعتی میتوان علاوه بر وضعیت اتصال، شاخصهای زیر را مورد بررسی قرارداد:
- آیا تجهیز واقعاً در حال تبادل اطلاعات است؟
- آیا داده از سنسور دریافت میشود؟
- آیا ارتباط با PLC برقرار است؟
- آیا خطای ارتباطی تکرارشونده وجود دارد؟
- آیا مقدار یک پارامتر برای مدت غیرعادی ثابت مانده است؟
- آیا گیتوی با تجهیزات متصل به خود ارتباط دارد؟
این سطح از بررسی، دید دقیقتری از وضعیت واقعی شبکه صنعتی ایجاد میکند.
در شبکههای صنعتی چه چیزهایی باید مانیتور شوند؟
محدوده مانیتورینگ شبکه صنعتی به ساختار هر مجموعه و نوع تجهیزات آن بستگی دارد، اما معمولاً چند لایه اصلی در نظر گرفته میشود.
وضعیت تجهیزات
اولین سطح، بررسی در دسترس بودن تجهیزاتی مانند PLC، گیتوی، سنسورها و سایر تجهیزات متصل به شبکه است.
این اطلاعات کمک میکند مشخص شود کدام تجهیزات در وضعیت عادی قراردارند و کدام دستگاهها دچار قطعی یا اختلال ارتباطی شدهاند.
وضعیت ارتباطات
در مرحله بعد، خود ارتباط میان تجهیزات اهمیت پیدا میکند. قطع و وصل شدن مکرر ارتباط، از دسترفتن بستههای اطلاعاتی یا عدم دریافت داده میتواند نشانهای از مشکل در کابلکشی، تجهیزات شبکه، تنظیمات یا یکی از تجهیزات متصل باشد.
دادههای دریافتشده از تجهیزات
در بسیاری از شبکههای صنعتی، صرفاً برقراری ارتباط کافی نیست و باید داده واقعی تجهیزات نیز بررسی شود.
برای مثال، در ارتباطات Modbus میتوان مقادیر موردنظر را از رجیسترهای تعریفشده خواند و در نرمافزار مانیتورینگ نمایش داد. به این ترتیب، علاوه بر وضعیت اتصال، اطلاعاتی که تجهیز تولید میکند نیز قابل مشاهده خواهد بود.
هشدارها و رخدادها
مانیتورینگ زمانی کاربرد بیشتری پیدا میکند که تغییرات و شرایط غیرعادی بهصورت خودکار ثبت و برای آنها هشدار تعریف شود.
برای مثال:
- قطع شدن یک تجهیز
- قطع ارتباط با گیتوی
- توقف دریافت داده
- تغییر غیرعادی یک مقدار
- بروز خطا در ارتباطات
میتواند بهعنوان یک رخداد ثبت و برای بررسی بیشتر به تیم فنی اعلام شود.
نقش PLC، سنسورها و تجهیزات Modbus در مانیتورینگ
در بسیاری از سیستمهای اتوماسیون صنعتی، PLC نقش مهمی در دریافت اطلاعات و کنترل فرایند دارد و سنسورها نیز دادههای موردنیاز را از محیط یا تجهیزات جمعآوری میکنند.
در چنین ساختاری، Modbus یکی از روشهای ارتباطی مورداستفاده برای تبادل داده میان تجهیزات است. این ارتباط میتواند از طریق Modbus RTU یا Modbus TCP انجام شود.
برای مثال، یک ساختار میتواند شامل سنسورها و تجهیزات Modbus باشد که اطلاعات خود را از طریق یک گیتوی در اختیار شبکه قرارمیدهند. نرمافزار مانیتورینگ میتواند این دادهها را دریافت و وضعیت تجهیزات و مقادیر ثبتشده را در یک محیط متمرکز نمایش دهد.
در این حالت، مانیتورینگ فقط وضعیت شبکه را بررسی نمیکند؛ بلکه میتواند به یک لایه نظارتی برای داده و ارتباطات تجهیزات صنعتی نیز تبدیل شود.
چرا فقط بررسی اتصال شبکه کافی نیست؟
یکی از اشتباهات رایج در بررسی شبکههای صنعتی این است که آنلاین بودن یک دستگاه را معادل عملکرد صحیح آن در نظر بگیریم.
در حالیکه ممکن است:
- دستگاه به شبکه متصل باشد اما دادهای ارسال نکند.
- ارتباط یک سنسور با گیتوی قطع شده باشد.
- PLC در شبکه قابل دسترسی باشد اما یکی از مسیرهای ارتباطی آن دچار مشکل شده باشد.
- داده دریافتی از یک تجهیز برای مدت طولانی بهروزرسانی نشده باشد.
بنابراین، Ping یا بررسی صرف اتصال IP همیشه تصویر کاملی از وضعیت یک شبکه صنعتی ارائه نمیدهد.
مانیتورینگ باید متناسب با ساختار سیستم، لایههای مختلف ارتباط و داده را بررسی کند تا تشخیص مشکل فقط به وضعیت آنلاین یا آفلاین یک تجهیز محدود نشود.
مانیتورینگ چگونه به تشخیص خطا کمک میکند؟
یکی از مهمترین کاربردهای مانیتورینگ شبکه صنعتی این است که فاصله زمانی میان وقوع مشکل و شناسایی آن را کاهش دهد.
بدون مانیتورینگ مستمر، ممکن است یک اختلال زمانی مشخص شود که اپراتور متوجه توقف داده یا تغییر رفتار فرایند شود.
اما با پایش مداوم، سیستم میتواند شرایط تعریفشده را بررسی کرده و در صورت مشاهده وضعیت غیرعادی، هشدار ایجاد کند.
فرایند کلی را میتوان به شکل زیر در نظر گرفت:
پایش ← تشخیص ← هشدار ← بررسی ← رفع مشکل
در این فرآیند، هدف صرفاً جمعآوری حجم بیشتری از اطلاعات نیست؛ بلکه اطلاعات مرتبط باید در زمان مناسب در اختیار تیم فنی قرار بگیرد.
اهمیت ثبت داده و رخدادها در شبکه صنعتی
مانیتورینگ فقط برای مشاهده وضعیت لحظهای تجهیزات نیست. ثبت اطلاعات در طول زمان میتواند به بررسی اتفاقاتی که در شبکه رخ دادهاند نیز کمک کند.
برای مثال، اگر ارتباط یک تجهیز چند بار در روز قطع شود، مشاهده وضعیت فعلی دستگاه ممکن است دلیل مشکل را مشخص نکند. اما بررسی رخدادها و دادههای ثبتشده میتواند نشان دهد قطعیها در چه زمانهایی رخ دادهاند و آیا الگوی مشخصی دارند یا خیر.
این اطلاعات در فرایند عیبیابی و تحلیل عملکرد شبکه ارزش زیادی دارند.
مانیتورینگ متمرکز چه مزیتی دارد؟
در یک مجموعه صنعتی ممکن است تعداد زیادی تجهیز در بخشهای مختلف وجود داشته باشد. بررسی تکتک این تجهیزات بهصورت دستی، مخصوصاً با افزایش تعداد دستگاهها، زمانبر و دشوار است.
یک سیستم متمرکز میتواند اطلاعات مربوط به تجهیزات مختلف را در یک محیط واحد نمایش دهد.
در این محیط میتوان مواردی مانند:
- وضعیت تجهیزات
- وضعیت ارتباطات
- دادههای دریافتشده
- رخدادها
- هشدارهای فعال
را در کنار یکدیگر بررسی کرد.
این دید متمرکز به تیم فنی کمک میکند وضعیت بخشهای مختلف شبکه را سریعتر بررسی کرده و برای پیدا کردن محل اختلال، اطلاعات بیشتری در اختیار داشته باشد.
مانیتورینگ شبکه صنعتی در چه محیطهایی کاربرد دارد؟
نیاز به مانیتورینگ شبکه صنعتی محدود به یک نوع صنعت خاص نیست و در هر محیطی که ارتباط تجهیزات و تداوم دریافت داده اهمیت داشته باشد، میتواند کاربرد داشته باشد.
از جمله:
- کارخانهها و خطوط تولید
- سیستمهای اتوماسیون صنعتی
- تجهیزات و زیرساختهای صنعتی
- تأسیسات و زیرساختهای توزیعشده
- محیطهای دارای PLC و سنسورهای متعدد
- مجموعههایی که از تجهیزات و گیتویهای Modbus استفاده میکنند
هرچه تعداد تجهیزات بیشتر و ساختار شبکه گستردهتر باشد، داشتن یک دید متمرکز و مستمر اهمیت بیشتری پیدا میکند.
نقش سامانه مانیتورینگ سپهر در پایش شبکههای صنعتی
سامانه مانیتورینگ سپهر با هدف ایجاد دید متمرکز نسبت به وضعیت تجهیزات و زیرساخت طراحی شده است و در ساختارهای صنعتی میتواند برای پایش تجهیزات متصل، ارتباطات و دادههای دریافتی مورد استفاده قرارگیرد.
در ساختارهایی که از Modbus RTU، Modbus TCP، گیتویهای صنعتی و سنسورها استفاده میکنند، دادههای تجهیزات میتوانند دریافت شده و در محیط نرمافزار مانیتورینگ نمایش داده شوند.
همچنین وضعیت ارتباط تجهیزات و رخدادهای تعریفشده قابل پایش است تا تیم فنی بتواند اطلاعات موردنیاز برای بررسی شرایط شبکه را در یک محیط متمرکز در اختیار داشته باشد.
جمعبندی
شبکههای صنعتی به دلیل ارتباط مستقیم با تجهیزات، کنترلرها و فرایندهای عملیاتی، نیازهایی متفاوت از شبکههای معمول IT دارند. در این شبکهها، صرفاً در دسترس بودن یک دستگاه یا فعال بودن اتصال IP نمیتواند سلامت کامل ارتباط را نشان دهد.
مانیتورینگ شبکه صنعتی با بررسی وضعیت تجهیزات، ارتباطات، دادههای دریافتی و رخدادها، دید کاملتری از شرایط شبکه ایجاد میکند و میتواند شناسایی اختلالات و فرایند عیبیابی را سادهتر کند.
در این زمینه، سپهر انفورماتیک با ارائه راهکارهای مانیتورینگ، IoT و ارتباط با تجهیزات صنعتی، امکان پایش متمرکز تجهیزات و دادههای شبکه را فراهم میکند و میتواند متناسب با ساختار زیرساخت، بخشی از فرایند نظارت بر شبکههای صنعتی باشد.
