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什么是工业网络网关?

发布时间 2021 - 04 - 07BY 金鸽科技 阅读 45次

      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领域中,网关都使许多不同的常驻体系结构和协议之间的通信成为可能。他们重新打包并将数据从一个网络传输到另一个网络,以便可以理解信息。

一、工业网络网关功能

      网关可以包含提供系统互操作性所需的功能,例如协议转换器,阻抗匹配设备,速率转换器,故障隔离器或信号转换器。本报告涵盖的工业网关用于将联网的设备(无论是否基于IP)引入基于IP的网络,并有可能进入工业互联网。随着工业互联网的出现,工业网关的功能范围正在扩大。从历史上讲,很大程度上是简化为简单的协议转换,具有标准操作系统的基于远程可编程微处理器的网关平台的出现以及托管IIoT平台代理和常驻应用程序的能力极大地扩展了网关的功能。作为工业互联网边缘基础设施设备的潜在用途,特别关注支持基于IP的网络的网关。这不包括在从属和主控级别仅支持非基于IP的网络的网关,包括许多将基于非IP的网络(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,但本报告明确排除了此类产品,并在单独的ARC网络基础结构交付物中提供了此产品。类似地,排除了媒体转换器,设备服务器和专用协议转换器。

4G工业网关
二、IIoT与自动化网关
      为了捕获新兴的工业网关功能范围,此分析将传统的自动化协议转换设备与新型的IIoT网关设备分开。简而言之,出于本分析的目的,自动化网关被认为是在体系结构堆栈的较低层起作用并强调协议转换的网关。另一方面,IIoT或“云”网关的突出之处在于它们致力于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,例如英特尔物联网平台,以及对代表性状态传输(REST)API,消息队列遥测传输(MQTT)和其他物联网数据集成与传输协议的支持。为此,也可以使用OPC UA(统一体系结构)。

     在工业互联网的早期,许多供应商都在其网关设备和自己的私有云之间提供集成。例如,带有Netbiter的HMS工业网络及其Argos云,以及Digi International及其设备云。这些产品以及其他类似产品已包含在IIoT类别中。最新的IIoT网关支持能够在边缘执行的更高级别IIoT平台的组件。这些网关简化了边缘与云之间的接口,并进一步启用了边缘应用程序(例如分析)的执行。这些边缘平台代理的示例包括在其现场代理网关和合作伙伴设备中找到的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未捆绑的IOx平台。

三、工业网关网络类型
      该文从服务的从属和主控网络的角度介绍了网关市场。由于强调工业互联网应用,因此所有主控网络都必须基于IP,不包括串行和其他非IP主控。按网络类型分类的类别包括:以太网主设备的无线从设备(任何类型的无线网络,包括Wi-Fi,WirelessHART或个人区域网络,例如蓝牙)以太网主站的其他从站(通常是串行自动化网络)无线主设备的无线从设备(同样可以是任何类型的无线设备,但通常是蓝牙或等同于Wi-Fi的无线设备)蜂窝网络(蜂窝网络的任何类型的从站)。
4G工业网关拓扑图
四、工业网络网关CPU架构
       中央处理器(CPU)是基于微处理器的网关中的电子电路或“芯片”,它执行基本的算术,逻辑,控制和输入/输出(I / O)操作。英特尔,ARM和飞思卡尔是最受欢迎的工业网关芯片供应商。

五、工业网络网关操作系统
       操作系统(OS)管理计算机的硬件和软件资源,并为应用程序提供通用服务。操作系统是工业网关领域中重要的区别因素,因为趋势是必须能够在网关中执行的边缘驻留应用程序。在IIoT网关提供商中,Linux当前是最流行的操作系统,但是Windows 10成为了另一个选择,尤其是在采用Microsoft Azure云的那些客户中。

六、工业网络网关IPv6支持
       Internet上的每个设备都分配了一个IP地址,用于标识和位置定义。Internet协议版本6(IPv6)提供了大得多的容量地址空间,用于标识和定位联网计算机,并在Internet上路由通信。一旦显而易见,其前身IPv4下可用的地址数量即将用完,Internet工程任务组(IETF)就开发了128位IPv6。这两个协议并非设计为可互操作的,但是存在软件和产品以允许主机和支持相应协议的接口之间进行通信。大多数工业网络都不支持IPv6。但是,许多新的IIoT网关都支持。
金鸽云平台
七、蜂窝网关的速度
      无线蜂窝网络通过固定位置的收发器(称为小区站点或基站)进行操作。单个小区站点提供有限区域的覆盖范围,而小区站点网络则提供较大的地理区域覆盖范围。大多数人由于使用个人手机而意识到蜂窝网络,但是蜂窝网络也广泛用于各种设备的远程监视和管理。当前,大多数工业蜂窝网关都在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。缩写词LTE代表长期演进,是电话和其他移动设备高速数据处理的非常技术性过程的缩写。新的LTE M技术专为互联网通信而设计。

八、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主干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,但是当前大多数支持以下协议的设备,工业网络协议旨在与EtherNet / IP或PROFINET一起使用。

九、工业网关外形尺寸
      外形是指网关的大小,形状和物理尺寸。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。另一种选择是嵌入在最终设备(例如无风扇工业PC或HMI)中的网关。在后一类别中,仅包括由也出售独立设备的供应商出售的嵌入式网关。本研究不包括仅销售嵌入式产品的供应商。
工业网关应用场景
十、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以爆炸或点燃的可燃气体或蒸气的场所。II类场所包含可燃粉尘。由于要处理,存储或处理的材料类型不同,III类位置是存在可燃纤维或碎屑的区域。除了危险场所的类型外,美国国家电气法规(NEC)还涉及存在这些危险的情况。NEC已将正常情况指定为1类和2类异常。I,II和III类危险场所可以是1类或2类危险场所。

十一、工业网关环境等级
         工业环境中可能包含灰尘和液体。可能需要对设备进行保护,以防止这些污染物进入设备。美国使用了美国国家电气制造商协会(NEMA)的环境等级。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)通用规格相似。IP65与NEMA 4相似,具有防尘和防滴漏的性能指标。IP67类似于NEMA 6的防尘和水密规格。ARC对不符合上述IEC类别之一的设备使用“其他”类别。

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