Thông số kỹ thuật PROFINET V2.5: Nâng cấp công nghệ đã được chứng minh 

Để đáp ứng yêu cầu của các hệ thống tự động hóa hiện tại và tương lai, Thông số kỹ thuật PROFINET V2.5 đã được ra mắt. Người dùng, nhà cung cấp công nghệ, nhà phát triển thiết bị và nhà cung cấp dịch vụ giờ đây được hưởng lợi từ một công nghệ hiện đại, linh hoạt và an toàn hơn.

Để theo kịp nhu cầu ngày càng tăng của ngành, thông số kỹ thuật PROFINET liên tục được cải tiến. Trong quá trình đó, PI không chỉ chú trọng đến những phát triển hiện tại mà còn cả khả năng tương thích ngược. Đây không phải là một nhiệm vụ đơn giản, vì PROFINET đã có mặt trên thị trường hơn 20 năm — và nó đã đạt được nhiều thành công vượt trội.

Thông số kỹ thuật PROFINET V2.5 mới cũng thiết lập một cột mốc đổi mới khác. Điều này bao gồm, trong số những cải tiến, các tính năng bảo mật nâng cao (“bảo mật bên trong”), giao tiếp thời gian thực, thực tế cùng với lưu lượng TCP/IP song song và một kênh truyền tải được định nghĩa mới. Điều này đảm bảo việc triển khai an toàn và linh hoạt các trường hợp sử dụng như tham số hóa, truy cập công cụ hoặc cập nhật phần mềm tiêu chuẩn.

Những điều này cho phép kết nối mạng đầu cuối, có khả năng mở rộng từ các cảm biến đến các ứng dụng CNTT. Đồng thời, một lượng lớn dữ liệu có thể được thu thập thông qua mạng và phân tích bằng các phương pháp dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) để cải thiện các quy trình một cách cụ thể và có mục tiêu.

Dành cho các đối tượng mục tiêu khác nhau

PROFINET V2.5 dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế và mở đường cho các yêu cầu trong tương lai về an ninh mạng, khả năng mở rộng và hiệu quả. Như mọi khi với PI, khả năng tương thích ngược được duy trì, cho phép các thiết bị và hệ thống hiện có tiếp tục hoạt động. Các đối tượng mục tiêu khác nhau được hưởng lợi khác nhau từ các tính năng mới.

Đối với người dùng cuối, giao diện và trải nghiệm của PROFINET vẫn không thay đổi. Điều này có nghĩa là các thiết bị hiện có có thể tiếp tục hoạt động như trước. Tuy nhiên, các chức năng và khả năng đang được mở rộng. Ví dụ bao gồm bảo mật có thể mở rộng và giám sát sự kiện được tiêu chuẩn hóa, cho phép người dùng kiểm tra trạng thái của hệ thống (bao gồm dữ liệu lịch sử) bất cứ lúc nào. Nhờ sự hội tụ CNTT/OT, tất cả các loại thông tin có thể được thu thập và phân tích song song.

Đối với các nhà cung cấp công nghệ, giao thức SXP thống nhất mới cho giao tiếp ngang và dọc mở ra các thị trường hoàn toàn mới. Nó hỗ trợ linh hoạt sự hội tụ trong mạng cũng như trao đổi dữ liệu trực tiếp giữa các cấp độ CNTT và OT. Khả năng mở rộng bảo mật và quản lý thiết bị và tài sản được nâng cao, ví dụ như thông qua chứng chỉ, cho phép các ứng dụng mới và mô hình cấp phép phần mềm mới. Việc kiểm soát giao tiếp tuần hoàn và không tuần hoàn cũng dễ dàng hơn.

Các nhà sản xuất thiết bị nên nhanh chóng triển khai các biện pháp bảo mật hiện đại mới. Ngoài việc tích hợp các thành phần được cập nhật từ các nhà cung cấp công nghệ, cần phải thực hiện các biện pháp, ví dụ như lưu trữ chứng chỉ an toàn, chữ ký duy nhất của nhà sản xuất (IDevID) trong quy trình sản xuất và bảo vệ chống giả mạo, chẳng hạn như khóa hoặc bảo mật các giao diện thiết bị cục bộ. Điều này mở ra cơ hội cho các ứng dụng và thị trường mới.

Các nhà cung cấp dịch vụ và nhà phát triển công cụ được khuyến cáo nên tích hợp đặc tả PROFINET V2.5 nhanh chóng, vì các chức năng thiết bị mới chỉ có thể được cấu hình và sử dụng với các công cụ phù hợp. Các tính năng của đặc tả mới bao gồm, trong số những tính năng khác, SXP là một giao thức mới để trao đổi dữ liệu, các cài đặt bảo mật mới theo đặc tả và hướng dẫn, cũng như xử lý chứng chỉ cho các trường hợp sử dụng khác nhau. PI hỗ trợ triển khai.

Xem xét kỹ hơn các chi tiết

PI đã nghiên cứu về bảo mật trong nhiều năm và đã tích hợp nó vào các công nghệ của mình theo nhiều cách khác nhau. Tuy nhiên, các hướng dẫn, quy định mới và các yêu cầu của khách hàng trong khu vực cũng như quốc tế đòi hỏi sự linh hoạt hơn. Do đó, Lớp Bảo mật 1 trước đây hiện là một phần không thể thiếu của đặc tả PROFINET V 2.5 mới. Vì vậy, một Ô Bảo mật là bắt buộc và tạo thành nền tảng cho việc liên lạc. Điều này được bổ sung bởi:

Truy cập Bảo mật: Đây là phương pháp để liên lạc vào ô từ bên ngoài. Có thể cần thiết để đọc tất cả các loại dữ liệu từ bộ điều khiển hoặc thiết bị hoặc, ví dụ, để ghi các bản cập nhật phần mềm. Giao thức cho việc này được gọi là SXP (Giao thức Trao đổi Dịch vụ).

Thời gian thực Bảo mật là một biện pháp bảo mật bổ sung giữa các thiết bị trong ô. Tại thời điểm này, các yêu cầu bảo mật tăng lên được áp dụng, từ liên lạc bảo mật được xác thực đến mã hóa hoàn toàn. Ở đây, giao thức SXP cũng sẽ được sử dụng trong tương lai. Với giao thức SXP mới, sẽ có một phương pháp thống nhất cho liên lạc nội bộ (Lớp 2) và bên ngoài (Lớp 3) trong tương lai. Trong số những tính năng khác, nó cũng thay thế CL-RPC và SNMP.

Với giao thức mới, có thể thiết lập nhiều kết nối theo yêu cầu đến một thiết bị, ở dạng văn bản thuần hoặc mã hóa. Điều này cung cấp nhiều tùy chọn mà nhà sản xuất và khách hàng có thể sử dụng riêng lẻ, tùy thuộc vào yêu cầu bảo mật tại chỗ. Các nhà sản xuất vẫn đang cân nhắc việc tích hợp những tính năng này vào thiết bị của họ.

Tính thân thiện với CNTT và tính minh bạch trong an ninh mạng

Người dùng cuối sẽ được hưởng tính bảo mật cao hơn trong tương lai, vì quy trình ký kết tệp GSDX sẽ trở thành bắt buộc đối với các nhà sản xuất. Các nhà sản xuất phải thêm chữ ký của công ty mình vào các tệp mô tả thiết bị (GSDML). Điều này làm tăng sự tin tưởng giữa các nhà tích hợp, nhà điều hành và khách hàng cuối.

Tất cả các thiết bị có thể được truy cập từ cấp độ CNTT thông qua TCP/IP. Điều này cho phép truy xuất và cập nhật thông tin. Tường lửa giúp bảo vệ mạng khỏi các mối đe dọa trên mạng. Giao thức SXP cũng đơn giản hóa việc cấu hình các tường lửa này. Để tăng tính minh bạch trong mạng, tất cả các loại thông báo liên quan đến bảo mật có thể được thu thập dễ dàng hơn tại một vị trí duy nhất trong tương lai. Điều này cho phép lọc dựa trên các yêu cầu riêng lẻ bất cứ lúc nào khi cần thiết.

Các nhà sản xuất thường có phương pháp riêng để truy xuất dữ liệu và thông tin từ thiết bị của họ. Với sự hỗ trợ của SYSLOG, điều này cũng sẽ khả thi giữa các nhà sản xuất trong tương lai.

Trong tương lai, các nhà sản xuất cũng sẽ có thể cung cấp cho thiết bị và linh kiện của họ một “giấy khai sinh” điện tử (IDevID). Đối với mỗi thiết bị PROFINET (bộ điều khiển, thiết bị, công tắc, v.v.), có thể xác minh bất cứ lúc nào xem đó có phải là hàng chính hãng hay không. Điều này thúc đẩy sự tin tưởng và bảo mật cao hơn giữa các khách hàng trên thị trường toàn cầu. Với PROFINET V2.5, không còn sự khác biệt giữa các Lớp Tuân thủ, vì chúng là một phần của chức năng cơ bản của hệ thống. Điều này loại bỏ nhu cầu cấu hình phức tạp để xác định cách truy cập thiết bị một cách chính xác. Do đó, việc quản lý hệ thống, nhà máy hoặc máy móc trở nên dễ dàng hơn.

Khả năng tương thích ngược được duy trì

Các thiết bị mới có thể tiếp tục hỗ trợ các chức năng hiện có của PROFINET Phiên bản 2.4x. Điều này đảm bảo rằng khả năng tương thích ngược luôn được duy trì. Kết quả là, tất cả các bên liên quan có thể tiếp tục quyết định liệu, ở đâu và bằng cách nào họ muốn tích hợp, kích hoạt và cấu hình bảo mật trong các thiết bị và hệ thống của họ.

Alex Wangler

Trưởng nhóm tư vấn PI trong “Tự động hóa nhà máy”