編者按：
很多制造商都會問及下列問題：制造企業(yè)如何構(gòu)建自身的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)？如何實(shí)現(xiàn)制造與企業(yè)信息平臺的融合？最佳實(shí)踐的方法是什么？如何保護(hù)制造業(yè)中的設(shè)備資產(chǎn)？如何建立制造企業(yè)的安全模型？使用什么樣的安全策略規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)？如何使用專用的軟件對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控？如何對生產(chǎn)、數(shù)據(jù)、安全進(jìn)行控制、管理、分析并做出合理的商業(yè)決定？
作者打算用四篇文章《制造企業(yè)參考架構(gòu)》、《保護(hù)好制造業(yè)計(jì)算與控制資產(chǎn)》、《制造企業(yè)參考架構(gòu)中的軟件》和《集成架構(gòu)應(yīng)用于過程控制系統(tǒng)》，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、安全管理、軟件使用和過程控制四個(gè)方面回答上述的問題，希望對讀者能有所幫助。
摘要
因?yàn)樵诠S中，控制與信息都采用EtherNet/IPTM ，這就導(dǎo)致了工業(yè)企業(yè)廣泛地使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)。這種部署使得制造網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的融合成為可能。因?yàn)樵谌魏涡枰畔⒌膶哟位蚬?jié)點(diǎn)，都可以及時(shí)得到生產(chǎn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)指標(biāo)（KPI），所以企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)融合而受益。制造和商業(yè)系統(tǒng)之間的信息融合也使制造商的靈活性和創(chuàng)新機(jī)會大大增加。
這種技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)融合使得網(wǎng)絡(luò)劃分的界線更為模糊。過去局限于制造領(lǐng)域的部分，現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)與企業(yè)的協(xié)同。為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)融合，控制工程師和信息技術(shù)（IT）工程師要一同實(shí)踐組織和文化的融合，并且分享彼此的經(jīng)驗(yàn)。新出現(xiàn)的制造IT，與企業(yè)IT有著非常大的不同，它把協(xié)同的理念推向了更新、更高的水平。
為了支持和加速網(wǎng)絡(luò)的融合，羅克韋爾自動化公司和思科公司合作開發(fā)了制造企業(yè)的參考架構(gòu)。這個(gè)架構(gòu)能夠?yàn)橛脩舫晒Φ夭捎米钚录夹g(shù)提供了基石，架構(gòu)的內(nèi)容都是針對工程和 IT 的命題。制造企業(yè)參考架構(gòu)為用戶提供了技術(shù)培訓(xùn)、設(shè)計(jì)指南、推薦方案和最佳實(shí)踐，可以幫助用戶建立一個(gè)堅(jiān)固和安全的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)制造和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的融合。
本文簡要推薦了制造企業(yè)的參考構(gòu)架，并且描述了最佳實(shí)踐方法。
控制和信息融合
融合已經(jīng)不是一個(gè)新的概念。比如，公司常常通過擴(kuò)張、合并和收購的方式進(jìn)行融合。企業(yè)系統(tǒng)把不同的商業(yè)系統(tǒng)統(tǒng)一到一個(gè)公共的企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)。最終，用戶把聲音、圖像、影像和數(shù)據(jù)匯聚到一個(gè)公共的信息網(wǎng)絡(luò)。
在制造企業(yè)中，生產(chǎn)和控制的自動化島嶼，日益地匯聚到一個(gè)集成工廠級的控制和信息平臺。用戶也結(jié)合了批處理、連續(xù)過程、離散、安全、運(yùn)動控制和驅(qū)動控制等不同的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，集成到基于EtherNet/IP、使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)以太網(wǎng)當(dāng)中。
在制造企業(yè)大量部署的EtherNet/IP 也觸發(fā)了從傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)模型到一個(gè)融合的以太網(wǎng)模型的遷移，參見圖1。融合沒有使網(wǎng)絡(luò)模型變平。功能分段、地理位置和信任域的安全需要一個(gè)多層模型。
在以太網(wǎng)的早期，傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)模型發(fā)生演化。有些特性，諸如：沖突域、半雙工和10Mbps的速度限制了以太網(wǎng)在生產(chǎn)控制應(yīng)用中的使用。在早期，專用的、制造商特定的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)非常流行，直到出現(xiàn)了像ODVA這樣的開放組織，開始推廣和使用公共工業(yè)協(xié)議（CIPTM）。
按照功能和地域把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)小的局域網(wǎng)（LAN），三層網(wǎng)絡(luò)模型提供了一種自然的網(wǎng)絡(luò)劃分。這樣就減少了管理和安全信息對控制的影響。連接的設(shè)備，諸如：驅(qū)動器和帶有控制器的機(jī)器人，一個(gè)設(shè)備級的網(wǎng)絡(luò)可以對智能設(shè)備進(jìn)行控制、配置，并且可以從中收集數(shù)據(jù)。在一個(gè)區(qū)中的設(shè)備級網(wǎng)絡(luò)一般不和其他的設(shè)備級網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互。做為一個(gè)設(shè)備級網(wǎng)絡(luò)的骨干，控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)控制器互鎖，并且提供與監(jiān)控計(jì)算機(jī)的連接。網(wǎng)關(guān)提供了一種從制造系統(tǒng)到企業(yè)系統(tǒng)的信息映射。手動、存儲轉(zhuǎn)發(fā)的映射機(jī)制需要巨大的人力和物力的支撐。
圖1 傳統(tǒng)3層制造網(wǎng)絡(luò)模型 融合以太網(wǎng)制造網(wǎng)絡(luò)模型
融合的以太網(wǎng)模型減少了對專用網(wǎng)關(guān)的依賴，信息可以自然地流動。雖然進(jìn)行了技術(shù)的融合，但模型并沒有變平。在任何地方、在任何時(shí)間要對數(shù)據(jù)訪問的需求，對企業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。制造商還必須保護(hù)好他們的資產(chǎn)，防止來自內(nèi)部和外部的威脅（好人也可能犯錯(cuò)誤，并由此給企業(yè)帶來損害）。因?yàn)橹圃靺^(qū)域不再孤立，連接在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)和控制器會和企業(yè)區(qū)一樣，遇到安全問題的困擾。
企業(yè)范圍的以太網(wǎng)需要很好地設(shè)計(jì)和構(gòu)建。建立比較小的LAN，控制和管理網(wǎng)絡(luò)流量，以及需要一種多層、分段的方法，建立可信任域，限制訪問人員。
