Bộ IoT Gateway SIMATIC IOT2050 làm một việc mà không thiết bị nào khác trong tủ làm: nó là chỗ dữ liệu máy móc rời khỏi mạng sản xuất. Mọi bàn luận về giao thức, đám mây và Industrial Edge cuối cùng đều quy về một câu hỏi rất cụ thể mà bộ phận công nghệ thông tin sẽ hỏi ngay: dữ liệu nào đi ra, đi bằng đường nào, và ai kiểm soát đường đó.
Thông số, các bản cấu hình và khác biệt so với đời IOT2000 nằm ở bài SIMATIC IOT2050. Bài này chỉ đi theo đường dữ liệu, từ chân cảm biến tới đích cuối, và liệt kê những việc phải chốt trước khi cắm cáp.
Dữ liệu đi qua mấy chặng
Chia đường đi thành từng chặng là cách nhanh nhất để thấy chỗ nào cần biện pháp. Mỗi chặng có một loại rủi ro riêng và một cách xử lý riêng; gộp chung lại thành "bảo mật IoT" thì không làm được gì.
| Chặng | Dữ liệu đi từ đâu tới đâu | Rủi ro ở chặng này | Việc phải làm |
|---|---|---|---|
| 1. Hiện trường vào cổng | PLC, biến tần, đồng hồ đo, cảm biến vào cổng IoT qua Ethernet, cổng nối tiếp hoặc tấm mở rộng | Cổng ghi nhầm vào bộ điều khiển thay vì chỉ đọc | Cấu hình quyền chỉ đọc trên bộ điều khiển; ghi rõ trong hồ sơ rằng cổng không được ghi xuống máy |
| 2. Xử lý trong cổng | Gộp, tính trung bình, đổi giao thức, gắn mốc thời gian | Sai mốc thời gian làm dữ liệu sau này không dùng được; chương trình lỗi làm treo thiết bị | Đồng bộ giờ theo máy chủ thời gian nội bộ; đăng ký chương trình thành dịch vụ có tự chạy lại |
| 3. Cổng ra mạng công ty | Từ cổng IoT sang máy chủ SCADA, MES hoặc ERP trong nhà máy | Thiết bị vô tình trở thành cầu nối giữa mạng máy và mạng văn phòng | Chốt với bộ phận mạng rằng thiết bị không định tuyến giữa hai cổng; đặt luật chặn ở switch |
| 4. Ra khỏi nhà máy | Từ cổng IoT lên dịch vụ đám mây qua MQTT hoặc AMQP | Dữ liệu sản xuất rời khỏi tầm kiểm soát; đường ra bị lợi dụng theo chiều ngược lại | Chỉ mở đúng cổng cần, dùng kết nối có mã hoá và chứng chỉ; chốt danh sách dữ liệu được phép gửi |
| 5. Khi đường đứt | Dữ liệu nằm lại trong cổng chờ gửi | Đệm đầy rồi mất dữ liệu; ghi liên tục làm hỏng thẻ nhớ | Đặt dung lượng đệm và quy tắc khi đệm đầy; hạn chế số lần ghi xuống thẻ |
| 6. Vận hành lâu dài | Thiết bị nằm trong tủ nhiều năm | Không ai cập nhật, không ai biết tài khoản quản trị | Ghi thiết bị vào danh mục tài sản công nghệ thông tin; đặt lịch cập nhật và người phụ trách |
Chặng 3 là chặng hay bị bỏ sót nhất. Một thiết bị có hai cổng mạng, mỗi cổng cắm vào một vùng mạng khác nhau, nhìn từ phía an ninh mạng là một cây cầu bắc giữa hai vùng đó. Nếu không ai khai báo rõ, cây cầu ấy tồn tại mà không có trong sơ đồ mạng.
Hai cổng mạng dùng làm gì
IOT2050 có hai cổng Ethernet Gigabit. Cách bố trí thường gặp và cũng là cách sạch nhất:
- Cổng thứ nhất nhìn vào mạng máy. Chỉ nói chuyện với các bộ điều khiển và thiết bị cần đọc. Không có đường ra Internet ở phía này.
- Cổng thứ hai nhìn ra mạng công ty. Chỉ mở đúng các kết nối cần cho việc gửi dữ liệu lên máy chủ hoặc lên đám mây.
- Không định tuyến giữa hai cổng. Đây là điều phải nói thành lời với bộ phận mạng chứ không mặc định. Cổng IoT không phải tường lửa và không nên được coi là lớp bảo vệ giữa hai vùng mạng; lớp đó phải nằm ở thiết bị mạng, ví dụ một switch công nghiệp có phân vùng mạng ảo.
Về chiều dữ liệu, mặc định nên là một chiều: dữ liệu chỉ đi từ hiện trường ra ngoài, không có lệnh nào đi ngược lại xuống máy. Nếu bài toán thật sự cần điều khiển từ xa, đó là một dự án khác với một hồ sơ an toàn khác, không phải là một tính năng bật thêm trên cổng thu thập dữ liệu.
Những việc phải chốt trước khi mở đường
- Danh sách dữ liệu được phép rời nhà máy. Viết ra từng điểm dữ liệu, không viết chung là "dữ liệu sản xuất". Sản lượng theo giờ và nhiệt độ động cơ là hai loại thông tin rất khác nhau khi rời khỏi nhà máy.
- Địa chỉ, dải mạng và cổng ra. Thiết bị được nói chuyện với những địa chỉ nào, qua cổng nào. Danh sách càng hẹp càng dễ theo dõi về sau.
- Chứng chỉ và tài khoản. Ai tạo, ai giữ, hết hạn khi nào. Chứng chỉ hết hạn là nguyên nhân rất thường gặp của việc dữ liệu ngừng chảy sau một năm chạy tốt.
- Lịch cập nhật. Thiết bị chạy hệ điều hành Industrial OS của Siemens dựng trên nền Debian Linux nên có bản vá định kỳ. Cập nhật một thiết bị trong tủ cần thời gian dừng ngắn, phải xin trước.
- Người đứng ra vận hành. Thiết bị nằm giữa hai bộ phận: tự động hóa lắp nó, công nghệ thông tin quản đường mạng của nó. Không chốt trước thì sau một năm không ai nhận phần nào.
Khi đường lên đứt
Đường truyền ra ngoài sẽ đứt, sớm hay muộn. Thiết kế đúng là coi việc đứt là trạng thái bình thường chứ không phải sự cố. Ba việc cần đặt trước:
- Đệm ở đâu và bao nhiêu. Thiết bị đệm được vào một cơ sở dữ liệu trên máy hoặc ổ USB gắn ngoài. Tính dung lượng đệm theo số điểm dữ liệu nhân chu kỳ đọc nhân số giờ muốn chịu được.
- Khi đệm đầy thì bỏ dữ liệu nào. Bỏ dữ liệu cũ nhất hay dừng ghi. Đây là quyết định của bên dùng dữ liệu, không phải quyết định kỹ thuật.
- Gửi lại có thứ tự và có mốc thời gian. Dữ liệu gửi bù phải giữ mốc thời gian lúc đo, không phải lúc gửi. Đồng hồ thời gian thực nuôi bằng pin trên thiết bị chính là để làm việc này.
Ghi liên tục xuống thẻ nhớ làm thẻ hao mòn nhanh. Nếu chu kỳ đọc dày, nên đệm trong bộ nhớ và chỉ ghi xuống thẻ theo lô, hoặc dùng bản có bộ nhớ eMMC trong máy. Cách đưa chương trình lên chạy thường trực và những hạng mục phải kiểm nằm ở bài thiết lập cổng IoT SIMATIC.
Chọn thiết bị cho đường dữ liệu này
Nếu việc chỉ là đọc và gửi, một thiết bị trong danh mục cổng IoT công nghiệp SIMATIC là đủ, và bản có hai cổng mạng nên là mặc định vì nó cho phép tách vùng mạng ngay từ đầu. Nếu bài toán cần chạy phần mềm Windows, cần màn hình vận hành hoặc cần giữ dữ liệu dài hạn tại nhà máy, phải chuyển sang máy hộp như SIMATIC IPC227E. Định nghĩa và ranh giới giữa hai nhóm thiết bị nằm ở bài cổng IoT công nghiệp SIMATIC IOT2000.
Tên gọi và gói dịch vụ đám mây của Siemens thay đổi theo thời gian; IPC247 xác nhận phạm vi hiện hành khi tư vấn. Để đối chiếu cổng IoT với các hướng thiết bị khác theo chỗ lắp và yêu cầu xử lý, công cụ chọn máy thu hẹp danh sách; nền chung về nhóm máy tính công nghiệp nằm ở chuyên trang máy tính công nghiệp Siemens.
Câu hỏi thường gặp
Hai cổng mạng của IOT2050 nên đấu như thế nào?
Cách dùng thường gặp là một cổng nhìn vào mạng máy để đọc dữ liệu, cổng còn lại nhìn ra mạng công ty để gửi đi. Thiết bị không phải tường lửa, nên phải chốt với bộ phận mạng rằng nó không định tuyến giữa hai bên, và lớp ngăn cách thật phải nằm ở thiết bị mạng chứ không ở cổng IoT.
Đường lên đám mây đứt thì dữ liệu có mất không?
Không, nếu chương trình có đệm cục bộ. Thiết bị đệm được vào cơ sở dữ liệu trên máy hoặc ổ USB gắn ngoài, rồi gửi lại khi đường thông. Phải đặt trước ba thứ: dung lượng đệm tính theo số giờ muốn chịu được, quy tắc xử lý khi đệm đầy, và việc dữ liệu gửi bù phải giữ mốc thời gian lúc đo.
Trước khi mở đường ra ngoài cần chốt những gì với bộ phận công nghệ thông tin?
Năm mục: danh sách dữ liệu được phép rời nhà máy, địa chỉ và dải mạng thiết bị được phép nói chuyện, cổng nào mở ra ngoài, ai giữ chứng chỉ và tài khoản quản trị, và ai cập nhật bản vá theo lịch nào. Nên có đủ năm mục bằng văn bản trước khi cắm cáp, không phải sau khi thiết bị đã chạy.
