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一篇文章看懂工业网关是什么

2019-01-09

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  工业网络网关用于在支持不同协议的网络之间进行接口。在IT和OT领域,网关可以在许多不同的常驻架构和协议之间进行通信。他们重新打包并转换从一个网络到另一个网络的数据,以便了解信息。

  工业网络网关功能

  网关可以包含诸如协议转换器,阻抗匹配设备,速率转换器,故障隔离器或信号转换器之类的功能,以提供系统互操作性。本报告中涉及的工业网关用于将基于IP的网络设备引入基于IP的网络,并可能引入工业互联网。

  随着工业互联网的出现,工业网关功能范围正在扩大。历史上主要归功于简单的协议转换,具有标准操作系统的远程可编程微处理器网关平台的出现以及托管IIoT平台代理和驻留应用程序的能力极大地扩展了网关的功能配置。

  由于专注于作为工业互联网边缘基础设施设备的潜在用途,该报告特别关注支持基于IP的网络的网关。这排除了仅支持从站和主站级别的非基于IP的网络的网关,包括许多将基于非IP的,通常是串行自动化网络相互连接的网关。

  ARC进一步排除了基于基于以太网的网络协议连接到PLC背板的网络接口卡。例如,不包括设计用于基于EtherNet / IP的PLC背板的网络接口卡。

  网络路由器和交换机通常包含在网关频谱的一部分中,但此类产品明确排除在本报告之外,并包含在单独的ARC网络基础架构可交付成果中。类似地排除了媒体转换器,设备服务器和专用协议转换器。

  IIoT与自动化网关

  为了捕获工业网关的新兴功能范围,该分析将传统的自动化协议转换设备与新的IIoT网关设备分开。简而言之,为了进行此分析,自动化网关被认为是在架构堆栈的较低级别运行并强调协议转换的那些。

  另一方面,IIoT或“云”网关的特征在于它们强调将设备数据提供给云或工业互联网的其他组件。差异化因素包括使用标准微处理器和操作系统,如英特尔物联网平台,以及支持代表性状态转移(REST)API,消息队列遥测传输(MQTT)以及其他物联网数据集成和传输协议。OPC UA(统一架构)也可用于此目的。

  在工业互联网的早期阶段,许多供应商提供其网关设备和他们自己的私有云之间的集成。例子包括带Netbiter的HMS工业网络及其Argos Cloud,以及Digi International及其Device Cloud。这些产品以及其他类似产品都包含在IIoT类别中。

  最新的IIoT网关支持能够在边缘执行的更高级IIoT平台的组件。这些网关简化了边缘和云之间的接口,并进一步支持边缘应用程序的执行,例如分析。这些边缘平台代理的示例包括位于其现场代理网关和合作伙伴设备中的GE的Predix机器,以及驻留在其8x9系列路由器和合作伙伴产品中的思科非捆绑式IOx平台。

  工业网关网络类型

  本报告从服务的从站和主站网络的角度介绍了网关市场。由于强调工业互联网应用,所有主网络必须基于IP,不包括串行和其他非IP主设备。按网络类型分类包括:

  无线从属到以太网主站(任何类型的无线网络,包括Wi-Fi,WirelessHART或个人区域网络,如蓝牙)

  其他以太网主站(通常是串行自动化网络)

  无线从属无线主机(也可以是任何类型的无线,但通常是蓝牙或等同于Wi-Fi)

  蜂窝(蜂窝网络的任何类型的从属)

  工业网络网关CPU架构

  中央处理单元(CPU)是基于微处理器的网关内的电子电路或“芯片”,其执行基本的算术,逻辑,控制和输入/输出(I / O)操作。英特尔,ARM和飞思卡尔是工业网关最受欢迎的芯片供应商。

  工业网络网关操作系统

  操作系统(OS)管理计算机硬件和软件资源,并为应用程序提供公共服务。操作系统是工业网关领域中的重要区别因素,因为必须能够在网关中执行边缘驻留应用程序的趋势。Linux目前是IIoT网关提供商中最受欢迎的操作系统,但Windows 10正在成为另一种选择,特别是在那些使用微软Azure云的客户中。

  工业网络网关IPv6支持

  Internet上的每个设备都分配有用于标识和位置定义的IP地址。Internet协议版本6(IPv6)提供了更大容量的地址空间,用于识别和定位联网计算机并在Internet上路由流量。

  128位IPv6是由互联网工程任务组(IETF)开发的,一旦很明显,其前身IPv4下可用的地址数量将很快耗尽。这两种协议不是可互操作的,但存在软件和产品以允许主机和支持各自协议的接口之间的通信。

  在撰写本文时,大多数工业网络都不支持IPv6。但是,许多新的IIoT网关都可以。

  移动蜂窝网关

  无线蜂窝网络通过固定位置收发器操作,称为小区站点或基站。单个小区站点覆盖有限区域,而小区站点网络覆盖大区域。大多数人都知道蜂窝网络由于他们的个人手机使用,但蜂窝网络也广泛用于远程监控和管理各种设备。

  大多数工业蜂窝网关目前在3G或4G LTE上运行。术语4G表示用于蜂窝网络的第四代数据技术。首字母缩略词LTE代表长期演进,是电话和其他移动设备高速数据的技术流程的缩写。新的LTE M技术专为互联网通信而设计。

  支持工业网络协议的以太网网关

  将从属网络连接到以太网骨干网的网关可以支持可用的工业以太网网络协议之一。存在许多这些协议,但目前支持的大多数设备都是

  工业网络协议设计用于EtherNet / IP或PROFINET。

  工业网关外形

  外形尺寸是指网关的大小,形状和物理足迹。许多工业网络边缘设备以DIN导轨或机架/面板安装形式出售。嵌入在终端设备中的网关,例如无风扇工业PC或HMI,是另一种选择。在后一类别中,仅包括销售独立设备的供应商销售的嵌入式网关。仅销售嵌入式产品的供应商不在本研究范围内。

  工业网关危险场所分类

  I类危险场所是指空气中可能存在足够量的易燃气体或蒸气以致爆炸或可燃的场所。II类位置含有可燃粉尘。III类位置是由于处理,储存或加工的材料类型而存在可燃纤维或碎屑的区域。

  除了危险场所的类型之外,国家电气规范(NEC)还关注存在这些危险的各种条件。NEC指定正常条件为1区和异常2区.I类,II类和III类危险场所可以是1区或2区。

  工业网关环境评级

  工业环境可能含有灰尘和液体。可能需要保护设备以防止这些污染物进入。美国国家电气制造商协会(NEMA)的环境评级在美国使用。欧洲和其他全球地区使用国际电工委员会(IEC)的环境标准和“IP代码”。

  IP20至IP40等级与NEMA 1(通风)通用规范类似。IP65与NEMA 4类似,符合防尘防滴规范。IP67类似于NEMA 6防尘和防水规格。ARC对于不符合上面列出的IEC分类之一的设备使用“其他”分类。

标签 工业网关

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